星島日報

港大「雙光子」探索大腦深處

2020-04-10 00:00
  (星島日報報道)大腦控制情緒、感知、行動等功能行為,不少神經科學致力於解構大腦神經活動模式,以開發大腦潛能、預防和治療大腦神經疾病,香港大學與美國加州大學柏克萊分校合作,利用「無窮鏡」原理,研發出「雙光子螢光顯微鏡」,速度較現有技術快至少一千倍,能偵測單一神經元在毫秒間的活動變化,並生成清晰圖像記錄下來,對人體的創傷性亦更低。團隊將進一步顯微鏡功能,冀能探索大腦深處的神經活動模式。

  人類的腦部內有數以百億計的神經細胞,每一毫秒均會進行電波活動和傳遞化學物質,港大電機電子工程系副教授暨生物醫學工程課程總監謝堅文,與美國加州大學柏克萊分校合作,利用反射鏡平行相對時,會生成無窮鏡像的多重反射原理,生成一排激光脈衝進行掃描,研發超高速顯微鏡「雙光子螢光顯微鏡」,能以每秒生成一千至三千張二維圖像的速度進行掃描,較現有技術快至少一千倍,能偵測單一神經元在毫秒間的活動變化。

  團隊其後對小鼠的實驗證實技術具低創傷性,且能清晰顯示出小鼠腦部電壓訊號的位置,顯微鏡亦能追蹤極微弱且不會觸發神經元達活躍狀態的訊號,且能捕捉大腦表面下深度達三分一毫米的訊號。研究獲美國國家衛生研究院資助,謝堅文指將進一步擴展顯微鏡功能,以深入偵測大腦的神經活動,有助研究腦退化症等大腦疾病成因。

  另外,謝堅文亦研發出「編碼陣列顯微鏡」,透過把單一激光光束散換成高密度的薄片狀陣列,大範圍散落在生物細胞樣本上,高速生成柔和且高效的三維螢光圖像,既減少螢光分子的損耗,對生物細胞造成的光損害亦較現有技術減少最低一千倍,能應用在長時間的生物監測研究。

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