小鼠自由跑动,1克无线显微镜同时看8500多个脑细胞

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Airscope把广视野、单细胞分辨能力和无线传输装在一起,1克重量不包括电池。

小鼠钻洞、爬坡时,头顶的无线显微镜仍在记录脑细胞活动。清华大学与解放军总医院团队研制的Airscope,不含电池重1克,能在一只小鼠身上记录8500多个神经元。这项研究于2026年10月19日发表于《自然》。它值得回看,不是因为“显微镜终于变小”,而是研究者把看得广、分得清和不用拖线放在了一起。

这个差别会改变实验怎么做。想研究两只动物相遇时的大脑,不能只看一只安静待着的小鼠;如果观察设备本身限制转身和接触,记录到的行为也会受到限制。给显微镜减重,又不能把视野缩成一个小洞,这正是此类仪器长期面对的取舍。

轻量头戴显微镜早已有先例。MIT团队2023年发表的两款设计,一款约1克、视野约1毫米,另一款约1.4克、视野约4毫米。洛克菲勒大学2024年的方案则用衍射光学元件和计算重建,在2.5克设备里获得较大视野,但仍连着线。其团队当时就指出,多只小鼠互动可能让线缆缠绕。因此,Airscope的进步需要放在这些具体前作旁边看,不能简单称为首个轻型脑显微镜。

新论文报告,Airscope的视野为6毫米,横向分辨率达到4微米,每秒采集12.5帧。这里的“介观”,可以理解为既看见一片街区,也分辨其中每栋房子:研究者想同时观察一片脑组织,又不丢掉单个细胞的变化,而不是只拍一张模糊的大脑轮廓。

怎么把这些能力装进小体积?团队介绍,他们联合设计了镜片、照明、电路和无线链路,用四片非球面镜片缩短光路,并在传感器端压缩数据。好比外出直播,摄像机变轻只解决一半问题,画面还必须及时传回,不能再拖着粗线走。光学和传输要同时瘦身,才有真正的活动自由。

对普通人,这还不是戴上就能读取思想的头环,而是动物研究工具。它的意义在于让研究者更接近真实互动情境,提出过去难以观察的问题。记录到更多细胞,也不自动等于解释了行为原因;从小鼠实验到人的疾病治疗,中间仍有很长一段研究路程。

原始研究发表日期:2026年10月19日。

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