科学家发明拍摄活体动物大脑活动的3D电影成像技术

麻省理工学院和奥地利维也纳大学的科学家发明了一种可以拍摄活体动物整个大脑活动的3D电影成像技术，使得脑部成像技术又向前迈进了一大步。设备看上去像闪光灯，视频中展示了秀丽隐杆线虫(C. elegans)全身的神经系统工作情况，设备会实时捕捉秀丽隐杆线虫全身的神经活动。

具备全脑和全神经系统的成像能力是成像领域的巨大进步，我们都知道认知功能依赖的并非某根单独神经，而需要不同神经之间互相配合，所以全神经网络成像才显得如此有必要。

“就好像我们看电视，如果只盯着几个像素点，是看不出名堂的。”维也纳大学的研究者阿里帕夏·华西里说。

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《自然方法》期刊发表的一篇研究中，研究团队解释说全脑成像以前也有过，但是之前的技术要么运作非常缓慢，要么受限于分辨率或成像尺寸。于是团队借助于光场显微镜技术才有了今天的成果。

光场显微镜采用阵列显微镜头，显微镜收集到的每一点光会折射到不同区域，计算机用算法将这些光的3D位置显示出来。作者在报告中写道，这种技术的分辨率可以看清楚单个的神经，同时具有毫秒级成像速度，成像区域足够捕获整条秀丽隐杆线虫全身的神经活动。

由于秀丽隐杆线虫只有302个神经元(相对于人体大脑的几百亿根神经元已经很少)，因此是研究神经成像技术的好材料。不过研究人员也对斑马鱼进行过研究，比起虫子，鱼类跟人类更为接近。在这次研究中，他们捕获了斑马鱼全部10万个神经元中的5000个。

研究人员认为LFDM(光场反卷积显微成像术)方便安装、性价比高、与标准显微镜兼容，再加上既可以捕捉瞬时画面也能记录整个视野区大小的画面，不管从哪方面来看LFDM都非常有吸引力，他们推荐其他科学家也采用这种成像法。

这种技术使得脑部疾病的深入研究成为可能，实时神经系统活动成像可以帮助人们看清那块神经元或者哪部分神经网络在出错时工作。

华西里说这种技术应用在人脑成像上还有一定困难——需要找到一处光线能够进入的地方：对于虫子和斑马鱼来说，相对透明的身体让光线能够进入，但是人脑是绝对不透光的。目前团队正在利用小鼠开发可以用于人脑的成像技术。

团队还希望这项技术能够和光遗传学结合，届时只需要光照，不但可以观察神经，还能够控制神经。

要理解人类的大脑，第一步是观察，这种方法恰恰提供了一种新的思路。