近日，清华大学自动化学院戴琼海教授团队研制出目前世界最轻无线介观显微镜，重量仅1克，可在6毫米视场内以单细胞分辨率记录小鼠大脑皮层的神经活动，单只小鼠可同时记录8500多个神经元，是现有同类型设备的25倍。研究成果以“Cortex-wide imaging in naturally behaving mice with 1-gram wireless mesoscopes”为题，于10月19日在Nature在线发表。

　　如何在自然、群体行为中清楚“看到”大脑神经元对复杂行为的调控，是理解智能的重要基础。让显微镜同时能“看得广、看得清、戴得轻、不拴线”是神经科学研究的一大挑战。

　　研究团队对显微镜的光学、照明、电子和无线传输进行了系统性协同设计。光学上，仅用4片非球面镜片，就在6毫米视场内实现了单细胞分辨率，光学总长比以往微型显微镜缩短约65%，成为迄今最小的介观显微镜。数据传输上，采用200万像素图像传感器，并在传感器端将数据压缩，使百万像素级图像得以无线传输。介观则能够从系统学角度研究大量细胞如何相互作用，进而产生组织和器官的整体功能。

图2 使用 Airscope 观测到的小鼠大脑神经元图像

　　借助这种动物“可穿戴”设备，团队解锁了小鼠在自然状态下多种复杂的自由探索，完成了许多过去受线缆或设备重量所限难以实现的实验。例如，在5平方米自然栖息地中同时记录多只小鼠探索时的大脑皮层活动；在32个末端的大型迷宫中追踪小鼠长时间自主探索等。研究发现，大脑皮层活动会随小鼠所处的地貌区域而系统性变化。这一新型显微镜为理解智能的神经基础提供了新工具，将推动光学脑机接口向更精准神经探测发展，未来其应用还有望从神经科学拓展到免疫、肿瘤等领域，实现对疾病发生过程的完整追踪。

　　该工作通讯作者为清华大学吴嘉敏副教授、解放军总医院戴朴教授以及清华大学戴琼海院士。研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。

　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-11293-x