台清交出击！毫米级速度光学显微镜 可看果蝇活脑运作
2020-03-11 13:30:52
〔记者简惠茹／台北报导〕台清交团队开发出全球第一个毫米级速度、可看到果蝇活体
全脑的光学显微镜技术，分辨率比2014年诺贝尔奖得主超高分辨率成果高10倍、深度再
比一般光学显微镜深10倍，除了神经纤维都能看个清楚，还能看到动态神经讯号传递。
台大物理系教授朱士维、清大电机系教授李梦麟和杨尚达、清大工程与系统科学系副教
授吴顺吉、交大光电学院副教授詹明哲，以及捷络生物科技股份有限公司执行长林彦颖
，共同研发“新颖光学显微镜成像技术平台”，结合三项技术，达到高速和高分辨率优
点，可以观察到果蝇脑中单一神经细胞的电生理动态行为。
朱士维指出，光学显微镜成像主要考虑分辨率、深度、速度和对比4个关键，分辨率和
深度突破方面，团队在2014年诺贝尔奖得主的超解析技术基础下，发展出“深组织超解
析光学技术COOL”，透过光学组织澄清技术将果蝇脑组织透明化，然后运用共轭焦技术
将看到厚组织中的薄薄一层，结合萤光蛋白标定后，把原本200奈米分辨率再推进到20
奈米，可以成功到果蝇全脑中彼此缠绕的神经纤维分布。
此外，为了将取像速度加快，朱士维表示，借由声波密度变化造成折射率改变的原理，
制造出凹凸透镜效果，让焦点在空间中的Z轴快速移动，加上后续电讯号快速处理，达
到毫秒级速度的高速成像，完成“高速体积成像系统”，可以看到果蝇脑中的个别神经
反应，解析讯号连结路径，这也是全球第一个可以达到毫米速度等级的三维空间光学影
像技术。
结合高速体积成像系统，团队也进一步开发出全光学生理平台，可以精准刺激个别神经
，并以自动化影像分析，叠合高速功能性影像和COOL的结构性高分辨率影像，进而了解
脑神经运作。
但是COOL技术侷限在无法看到果蝇活体脑部，朱士维指出，所以团队又突破过去双光子
光学显微镜技术，以三光子来改善影像，由于有更长的波长，可以看到更深层的部分，
本来双光子只能看到0.1厘米，现在则可以看到深度1厘米，就能看到果蝇活体更深层的
脑部。
朱士维今天在科技部发表研究成果，他指出，生物科学、医学和材料领域都可望应用，
科技部表示，研究为科技部台湾脑科技发展及国际跃升计画所支持，并与清大系统神经
科学研究所院士江安世的脑科学研究特色中心合作。
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