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本报讯（沈阳日报全媒体记者岳雨）记者10月26日获悉，东北大学未来技术学院副教授王鸣瑞与清华大学团队合作完成的研究成果近日在线发表于国际顶级学术期刊《自然》。研究团队研制出仅重1克（不含电池）的无线介观显微镜设备Airscope，将人工智能辅助光学设计、先进光学成像、无线传输与智能神经信号分析相结合，为自由活动动物的大范围皮层神经活动观测提供了新的技术路径。
研究团队在光学、照明、电路和通信环节开展协同设计，从而让介观显微镜既能“看得清、看得广”，又能让实验动物“动得自由”。Airscope利用4片非球面镜片构建紧凑光学系统，在约6毫米视场内实现约4微米的横向分辨率，并以12.5赫兹帧率采集200万像素图像；通过传感器端数据压缩与定制无线链路，大幅减轻了高通量成像对传输带宽的要求。如此轻巧的显微镜可以随小鼠一同移动，使研究者可以持续观察保留自然行为的小鼠的多个背侧皮层区域的细胞活动。
实验显示，Airscope在单只自由活动小鼠中检测到超过8500个神经元的钙活动信号，记录数量达到此前同类无线设备的约25倍。研究还实现了5只小鼠同时佩戴Airscope进行记录，在同一场景中共采集21000余个神经元的活动，为理解复杂行为背后的神经群体活动提供了分析手段。
王鸣瑞除了参与设备研发之外，重点开展了两项具有代表性的实验工作。一项研究是自然化栖息环境下的自由行为中全脑神经观测，关注当动物进入更加复杂、接近自然的环境时，大脑如何随探索行为动态变化；另一项研究是恐惧条件下大脑皮层与脊髓的同步观测，把观测范围从大脑皮层延伸到脊髓，尝试在同一时间尺度上分析不同神经系统部位的活动联系。这两项研究从真实行为场景和跨部位观测两个方向，进一步展示了Airscope的科研与应用价值。
从微型光学硬件、人工智能辅助设计，到神经活动自动解析与自然行为量化，Airscope展示了人工智能、先进计算光学成像和神经科学深度融合的研究路径。Airscope能够使研究者在更接近真实生活的条件下观察大规模神经群体活动，为理解跨脑区协调、学习决策及脑—脊髓动态联系提供了新的研究平台，也为神经疾病机制研究、光学脑机接口和脑启发人工智能研究积累了新的技术与数据基础。
