新型微型计算机成像系统推进脑成像技术
波士顿大学助理教授、CISE附属教员田磊（ECE， BME）从美国国立卫生澳门威尼斯人注册网站研究院获得了200万美元的资助，用于推进计算微型介观镜（CM2）的发展。CM2是一种“可穿戴”的微型神经成像设备，田一直在与David a . Boas （BME， ECE）和Ian G. Davison（生物学）教授合作开发，因为该概念最初是通过2018年院长催化剂奖的资助，波士顿大学神经光子学中心的内部支持，后来通过随后的NIH BRAIN倡议R21拨款进行原型设计。
“有了这个R01拨款，我们想把CM2从一个概念验证原型变成一个更成熟的技术，这样它就可以在神经科学界产生广泛的影响和采用，”田说。
当前技术的一个问题是，成像设备对于像老鼠这样的小动物来说仍然太大太重，无法在进行活体神经记录时自由移动。CM2的一个重要组成部分是它的可穿戴性，这将使科学家能够记录自由移动的老鼠的神经活动。为了取得成功，该设备需要非常轻，重量只能小于4克。
在老鼠的大脑皮层中，有成千上万的神经元根据大脑的活动以不同的模式放电。该项目旨在捕捉整个小鼠皮层大脑活动的完整画面，同时保持单个神经元的分辨率。该技术探索了微型光学和先进的计算算法，以实现超越传统技术的新功能。为了实现跨多个空间尺度的成像，该设备使用了一组微透镜，灵感来自昆虫的眼睛，提供皮质的全皮层高分辨率图像，并使3D成像能够适应皮质曲率。“通常，这些都是相互竞争的因素，”田说。“图像要么具有高分辨率，要么具有宽视野。我们正在使用计算成像方法来克服这些权衡。”
CM2将捕捉转基因小鼠大脑发出的荧光强度表达的钙动力学。田的项目的一个关键部分是使用高效的LED光激发荧光。CM2提出了一种新颖的设计，使用LED阵列和3d打印自由曲面光学器件在整个皮质表面激发具有高光效率的荧光。
澳门威尼斯人注册网站研究CM2的团队拥有多学科背景，这使他们能够开发CM2中展示的创新技术。该团队的主要成员包括：拥有生物医学光学计算显微镜和深度学习专业知识的首席澳门威尼斯人注册网站研究员Tian，拥有生物医学光学和神经光子学背景的联合澳门威尼斯人注册网站研究员Boas，以及可穿戴显微镜专家Davison。“技术和应用之间需要一座桥梁，”田解释说。“博阿斯和戴维森拥有独特的专业知识，可以帮助我将光学实验室的技术转化为对广泛的神经科学界有吸引力的设备。”
玛格丽特·斯坦顿