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香港大學（港大）電機電子工程系與加州大學伯克萊分校研究人員組成的研究團隊，利用合作開發的超高速顯微鏡成像技術，成功清晰捕捉一隻小鼠在清醒時大腦血液單個細胞流動的動態圖像，是首支研究團隊達至此成果。

研究團隊開發的新高速成像技術，比目前最先進的技術至少快100倍，能清晰顯示正在高速移動的標的物。新技術提供了重要的工具，讓神經學家更深入認識大腦內部的運作，尤其有助了解個別腦血管以至較大規模跨血管網絡的血流變化。而這些血流變化，對解構健康和患病（如阿爾茨海默病、中風者等）的大腦在傳遞和調節能量上的差異，提供非常重要的線索。

研究成果剛於《美國國家科學院院刊》（Proceedings of The National Academy of Sciences PNAS）發表，論文題爲《小鼠體內大腦血液循環的超快速雙光子熒光成像》（Ultrafast two-photon fluorescence imaging of cerebral blood circulation in the mouse brain in vivo）。

跨學科研究小組由加州大學伯克萊分校分子與細胞生物系的Ji Na教授，以及港大生物醫學工程項目主任、電機電子工程系謝堅文教授帶領，成員包括工程師及神經生物學家。

目前大多數的顯微鏡成像技術運用的是單光子熒光技術，採用的聚焦掃描機制，成像速度緩慢，意味著它們只能捕捉到在麻醉狀態下靜止動物的低流速機體。

研究團隊研發的超高速雙光子熒光成像技術，相比其他黃金標準的顯微鏡技術，光線能更深入穿透組織，更快速捕捉移動的機體，在動物清醒活動時，也能清晰捕捉像今次研究的腦血管中快速移動的紅血球細胞。這對大腦研究非常重要，由於大腦活動通過血液供給能量，了解紅血球流動的情況能為解構腦活動提供重要線索。

「其他腦成像技術的一個主要局限是圖像的解像度 – 清晰度。我們的技術能夠處理這些高速運動的圖像，比目前最先進的技術至少快100倍，並以單個血細胞的精度進行捕捉。你可以計算細胞數量並追踪它們的軌跡。」謝教授說。

利用目前的低流速技術，血液流動呈現模糊和混亂的軌跡。而利用新的雙光子熒光技術獲得的圖像得以顯示更多的細節，清晰至快速移動的單個細胞。

研究組於2020年首次發表研發的高速雙光子熒光技術，當時他們成功記錄了清醒老鼠的神經元內毫秒級的電信號。今次他們應用於血細胞成像，進一步擴大了技術的潛力。謝教授的團隊也同時應用新技術於追蹤分辨血液中的癌細胞作癌症篩查。

「今次的單個血細胞體內成像的研究成果，是早前高速雙光子熒光技術研究的延伸，證明新技術可拓展至其他神經科學領域的研究，特別是大腦血液動力學，即血液流向大腦的動態狀況。」謝教授說。

在《美國國家科學院院刊》2022年第119卷第23期上發表的論文《小鼠體內大腦血液循環的超快速雙光子熒光成像》（Ultrafast two-photon fluorescence imaging of cerebral blood circulation in the mouse brain in vivo）連結。

文章連結:
Ultrafast two-photon fluorescence imaging of cerebral blood circulation in the mouse brain in vivo
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2117346119

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