缩小脑成像
新的可穿戴设备可以让澳门威尼斯人注册网站研究人员在活动过程中检测到整个大脑皮层的功能
莉兹·希利著
对老鼠大脑成像的传统技术可以看到它的整个上表面，但是这些被称为中肠镜的设备很大，而且在澳门威尼斯人注册网站研究人员对老鼠的大脑工作和信号进行成像时，需要把老鼠固定住。
波士顿大学的一个跨学科澳门威尼斯人注册网站研究小组开发了一种名为计算微型介肠镜（CM2）的设备，当鼠标自由移动时，它可以附着在鼠标上。这种可穿戴设备可以让澳门威尼斯人注册网站研究人员在活动过程中检测到整个大脑皮层的功能，从而促进对神经动力学的理解。他们的澳门威尼斯人注册网站研究成果登上了《科学进展》杂志的封面。
领导这项澳门威尼斯人注册网站研究的是CISE的教员和助理教授田磊（ECE）， David A. Boas教授（BME， ECE）和Ian Davison副教授（生物学），以及CISE的学生和博士候选人薛玉佳（ECE），他们都在学院的神经光子学中心的保护下工作。创建第一个概念验证设备的初始工作由院长催化剂奖（2018年）资助，该奖项为项目提供种子资金。
田教授的专长是计算机显微镜和成像，戴维森教授致力于理解与嗅觉相关的感知和行为的神经回路，博阿斯教授致力于推进光学、声学和光谱学神经光子技术，并指导神经光子学中心。鲍亚士意识到戴维森的合作是很自然的，因为戴维森正在开发一种小型的荧光显微镜，称为微型显微镜，用于对老鼠大脑进行成像。
将这个系统缩小到可穿戴的程度是这项工作的难点所在。有一些微型显微镜的视场约为一平方毫米，并在有限的大脑区域提供神经记录，但要成像小鼠大脑的整个皮层，澳门威尼斯人注册网站研究人员需要至少一平方厘米的视场。澳门威尼斯人注册网站研究人员将这种计算微型介观镜命名为CM2，这个名字来源于它的视野。
减小设备的尺寸和重量以使其可穿戴是一个挑战，确保它具有单个神经元的分辨率也是一个挑战。该团队使用了一组微透镜，灵感来自复眼，这将使该设备能够聚焦于大脑的曲面。微透镜阵列周围特别设计的LED阵列提供照明。CM2是同类产品中第一款内置照明和大视野的设备。
除了设备的发展，这篇论文是第一个实验分析和表征光散射如何影响这种类型的计算显微镜设备的性能。澳门威尼斯人注册网站研究人员正在继续进行的分析可以帮助他们更好地模拟大脑组织中的光行为。
他们开发这种新设备的工作只是第一代版本和概念验证。现在了解了微型介观镜所需的所有技术要求，团队可以优化每个部件，以创建更高效、更小型化的版本。
这项工作也得到了光学学会（OSA）的认可，在上个月的学会光学前沿会议上赢得了埃米尔·沃尔夫优秀学生论文竞赛。除了OSA奖，第一作者和博士生Yuija Xue也是2020年IEEE光子学会议最佳学生论文奖的决赛选手。