新技术前所未有地捕捉到了活跃大脑的影像

无论是动物还是人类，复杂的认知和行为都依赖于信息在深度互联的脑细胞网络中的流动。对科学家来说，神经网络的规模对更好地理解认知机制构成了主要障碍，因为现有的成像工具在历史上无法追踪神经元如何从大脑皮层的远端同步放电。这一需求催生了“中观”的想法——一种成像技术，其微观分辨率足以分辨单个细胞，但宏观视野大到足以捕捉大脑中广阔区域的神经元。

现在，一项新的研究自然方法描述一种介观技术，可以让科学家探测宇宙的宽度和深度大脑在最高的分辨率，规模和速度。洛克菲勒大学的Alipasha Vaziri说:“使用中介镜在3D中可视化单个神经元的快速活动的挑战是，通常需要高分辨率的点扫描方法，因此扫描时间与成像体积的大小非常不利。”

这项被称为MesoLF的技术，可以一次性捕捉到10500个神经元之间的关键相互作用——成像细胞埋藏在以前无法到达的深度，从这里发射大脑区域相隔许多毫米，同时具有前所未有的分辨率。

MesoLF是光场显微镜(LFM)的衍生产品，LFM是一种以提供快速、高分辨率成像而闻名的3D成像技术。然而，尽管LFM有所有的优势，但它在散射组织(如老鼠大脑)的深处表现不佳，那里的致密组织会散射光线。

Vaziri之前用他的团队开发的机器学习算法绕过了这些限制，该算法估计活跃神经元的位置，以更好地检测致密组织中的脑细胞活动。他的最新工作通过增加软件和硬件来扩大系统的规模，使其能够窥视各种形状和硬度的组织，从而扩大了范围。至关重要的是，它还使处理tb级原始数据所固有的计算成本尽可能低。

Vaziri说:“这是通过自定义光学设计实现的，可以在介观体积上保持高光学成像分辨率，结合一系列算法创新，相应地扩展我们的模块化计算管道的容量和能力。”

鉴于光学硬件的成本相对较低，瓦齐里希望他的MesoLF技术能广泛应用于研究大脑内部工作的科学家。他的设计现在可以在开源许可下使用。