麻省理工學(xué)院和奧地利維也納大學(xué)的科學(xué)家發(fā)明了一種可以拍攝活體動(dòng)物整個(gè)大腦活動(dòng)的3D電影成像技術(shù)，使得腦部成像技術(shù)又向前邁進(jìn)了一大步。設(shè)備看上去像閃光燈，視頻中展示了秀麗隱桿線蟲(chóng)(C. elegans)全身的神經(jīng)系統(tǒng)工作情況，設(shè)備會(huì)實(shí)時(shí)捕捉秀麗隱桿線蟲(chóng)全身的神經(jīng)活動(dòng)。

具備全腦和全神經(jīng)系統(tǒng)的成像能力是成像領(lǐng)域的巨大進(jìn)步，我們都知道認(rèn)知功能依賴(lài)的并非某根單獨(dú)神經(jīng)，而需要不同神經(jīng)之間互相配合，所以全神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)成像才顯得如此有必要。

“就好像我們看電視，如果只盯著幾個(gè)像素點(diǎn)，是看不出名堂的。”維也納大學(xué)的研究者阿里帕夏·華西里說(shuō)。

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《自然方法》期刊發(fā)表的一篇研究中，研究團(tuán)隊(duì)解釋說(shuō)全腦成像以前也有過(guò)，但是之前的技術(shù)要么運(yùn)作非常緩慢，要么受限于分辨率或成像尺寸。于是團(tuán)隊(duì)借助于光場(chǎng)顯微鏡技術(shù)才有了今天的成果。

光場(chǎng)顯微鏡采用陣列顯微鏡頭，顯微鏡收集到的每一點(diǎn)光會(huì)折射到不同區(qū)域，計(jì)算機(jī)用算法將這些光的3D位置顯示出來(lái)。作者在報(bào)告中寫(xiě)道，這種技術(shù)的分辨率可以看清楚單個(gè)的神經(jīng)，同時(shí)具有毫秒級(jí)成像速度，成像區(qū)域足夠捕獲整條秀麗隱桿線蟲(chóng)全身的神經(jīng)活動(dòng)。

由于秀麗隱桿線蟲(chóng)只有302個(gè)神經(jīng)元(相對(duì)于人體大腦的幾百億根神經(jīng)元已經(jīng)很少)，因此是研究神經(jīng)成像技術(shù)的好材料。不過(guò)研究人員也對(duì)斑馬魚(yú)進(jìn)行過(guò)研究，比起蟲(chóng)子，魚(yú)類(lèi)跟人類(lèi)更為接近。在這次研究中，他們捕獲了斑馬魚(yú)全部10萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元中的5000個(gè)。

研究人員認(rèn)為L(zhǎng)FDM(光場(chǎng)反卷積顯微成像術(shù))方便安裝、性?xún)r(jià)比高、與標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡兼容，再加上既可以捕捉瞬時(shí)畫(huà)面也能記錄整個(gè)視野區(qū)大小的畫(huà)面，不管從哪方面來(lái)看LFDM都非常有吸引力，他們推薦其他科學(xué)家也采用這種成像法。

這種技術(shù)使得腦部疾病的深入研究成為可能，實(shí)時(shí)神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)成像可以幫助人們看清那塊神經(jīng)元或者哪部分神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在出錯(cuò)時(shí)工作。

華西里說(shuō)這種技術(shù)應(yīng)用在人腦成像上還有一定困難——需要找到一處光線能夠進(jìn)入的地方：對(duì)于蟲(chóng)子和斑馬魚(yú)來(lái)說(shuō)，相對(duì)透明的身體讓光線能夠進(jìn)入，但是人腦是絕對(duì)不透光的。目前團(tuán)隊(duì)正在利用小鼠開(kāi)發(fā)可以用于人腦的成像技術(shù)。

團(tuán)隊(duì)還希望這項(xiàng)技術(shù)能夠和光遺傳學(xué)結(jié)合，屆時(shí)只需要光照，不但可以觀察神經(jīng)，還能夠控制神經(jīng)。

要理解人類(lèi)的大腦，第一步是觀察，這種方法恰恰提供了一種新的思路。