新型显微镜透过头骨看见大脑微观图像

显微镜示意图。

目前在神经学研究中，要拍摄大脑内部微观图像需要将颅骨移除或是削薄。科学家新发明的一种显微镜，能够从外部穿过脑颅看到大脑内部微观世界的情况，而无需损伤颅骨或是脑部的软体组织。

南韩分子光谱与动力学中心（Centre for Molecular Spectroscopy and Dynamics）发明了这种工具，能透过脑颅绘制出小鼠大脑内神经网络微观图像。

大脑的颅骨很厚，而且厚薄不均，因此照射在上面的光线很容易被折射到各个方向。光束想抵达的部位越深，被折射的比例越高。

在这个过程中，照射进入脑颅的光子将被分成弹道光子和散射光子两部分。前者是直接传播没有被折射的部分，后者是被散射的部分光子，则会成为最后拍摄出的照片上的噪音信号。需要拍摄的部位越深，噪音信号比例越大。

因此，现在研究拍摄小鼠大脑的图像需要把小鼠的颅骨移除或是削薄。

这种新型的“反射矩阵显微镜”解决了这个问题。这种显微镜通过硬件和计算软件的配合，能够纠正噪音信号，从而生成清晰的图像。

传统成像显微镜去掉所有的噪音光线，只保留直射光线的信号，而这种新型显微镜记录所有的散射光线的信号。利用软件算法纠正散射光子，在很大程度上纠正光学误差。研究人员表示，这种新型显微镜纠正误差的能力是普通显微镜的10倍。

研究负责人崔元植（Choi Wonshik）说：“反射矩阵显微镜是超越传统光学显微镜的极限的新一代技术。它加深了我们对光线在散射介质中如何传播的了解，拓宽了光学显微镜的应用范围。我们的显微镜能够探索活体组织内部深处的结构，这是目前其它技术做不到的。这极大地有助于疾病的早期诊断和加快神经学研究。”

这份研究11月发表在《自然·通讯》（Nature Communications）期刊上。