2019年4月24日，《国家科学评论》（National Science Review）在线发表了题为“Scalable volumetric imaging for ultrahigh-speed brain mapping at synaptic resolution”（用于超高速全脑显微成像的可扩展的突触分辨三维荧光成像方法），文章描述了一种高通量、高精度的三维荧光显微成像技术，可用于组织样品或完整器官的快速高精度三维荧光成像。这在全脑神经环路连接和功能研究中有重大意义。应用该技术，研究人员在1.5小时内完成突触可见分辨率的小鼠全脑荧光显微成像。该研究成果由中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心、生命科学学院毕国强教授和刘北明教授共同领导完成，王浩博士和祝清源博士是论文共同第一作者，毕国强教授、刘北明教授和祝清源博士为共同通讯作者。
解析神经环路的结构和功能是理解生理或病理状态下脑的功能和机理的重要途径，通过显微成像绘制全脑范围内的神经环路连接是破解其结构和功能的必要技术手段，但受限于现有三维显微成像设备的成像速度，通常无法广泛开展此类研究。
为此，作者们提出了一种精确同步扫描光束照明和图像数据读取的连续成像方法，消除了对运动中样品成像的拖尾模糊化现象，结合组织样品透明化处理技术，能够在厚组织切片样品中实现高通量、高精度的三维荧光显微成像，可在1.5小时内完成突触可见分辨率的小鼠全脑荧光显微成像。该系统既能对荧光标记的神经元结构实现快速的全脑成像，也可对荧光蛋白标记的神经元放电活动痕迹进行批量化的全脑成像。此外，该技术兼容抗体免疫荧光染色、小分子荧光染色，适用于同时或多次标记多种细胞类型的全脑显微成像。更重要的是，由于成像时样品始终在物镜下方水平运动，因此，该技术具备了对大尺度样品如猴脑、人脑或其他较大器官组织样品的快速三维显微成像能力。
本研究得到了中科院战略性先导科技专项（B类）、中科院仪器研制专项及国家自然科学基金委等的支持。
论文链接：https://academic.oup.com/nsr/article/6/5/982/5475673