技术突破：从“单色”到“彩色”的跨越

双光子显微成像技术通过双光子吸收激发荧光标记物，是观察活体神经元动态的核心手段。但传统设备依赖的空心光纤仅能传输单一波长激光，导致成像颜色单一，无法同时观测多种细胞类型的协同活动。北京大学程和平院士、王爱民教授团队联合北京信息科技大学吴润龙教授团队，成功研制出新型超宽带空心光纤，其低损耗、低色散特性可支持700至1060纳米波长范围的飞秒脉冲激光传输，首次实现了多色激光同步激发。

基于这一核心突破，团队开发的微型化显微镜可同时标记神经元、线粒体、淀粉样斑块等不同结构，并通过红、绿、蓝三色动态成像清晰呈现其相互作用。吴润龙教授形象比喻：“这相当于为大脑神经元活动装上了‘彩色直播镜头’，过去只能看到单一画面，现在能捕捉到细胞间的‘群聊’场景。”

应用突破：深脑成像与疾病机制研究

在阿尔茨海默病模型小鼠实验中，研究人员首次同步记录到神经元钙信号（红色）、线粒体钙信号（绿色）与淀粉样斑块沉积（蓝色）的动态变化。数据显示，在疾病早期阶段，斑块周边神经元和线粒体活动已出现显著异常，为揭示神经退行性疾病的发病机制提供了关键证据。

更令人瞩目的是，该设备在小鼠脑部实现了超820微米深度的皮层成像，创下微型化设备无创深脑成像的世界纪录。其镜头设计突破传统局限，可在大视场观测（420×420平方微米）与高分辨率精细成像（亚细胞级）间无缝切换，单次连续观测时间超过一个月，为长期追踪神经环路动态提供了可能。

技术溯源：十年磨一剑的科研积淀

此次突破并非偶然。程和平院士团队自2017年研制出全球首台2.2克微型化双光子显微镜以来，持续迭代升级：2021年第二代设备将成像视野扩大7.8倍，2023年空间站双光子显微镜完成航天员皮肤细胞在轨三维成像。此次多色成像技术的突破，是团队在光学工程、生物医学、材料科学等多学科交叉融合下的集大成之作。

“过去，多色荧光标记深脑成像只能依赖大型台式设备，小鼠需麻醉固定，无法研究自然行为下的脑活动。”程和平院士指出，“新设备将实验室级性能浓缩到硬币大小，真正实现了‘背着显微镜做实验’，为研究社交行为、学习记忆等复杂脑功能开辟了新路径。”

未来展望：脑机接口与神经药物研发新利器

该技术的产业化应用已提上日程。据透露，团队正与多家科研机构合作，将其应用于：

1. 脑疾病机制研究：解析癫痫、帕金森病等疾病的神经环路异常；
2. 神经药物评估：实时观测药物对神经元活动的调控效果；
3. 脑机接口开发：通过高精度神经信号读取提升人机交互效率；
4. 航天医学：监测太空微重力环境下航天员脑功能变化。

业内专家评价，此项成果不仅打破了国外技术垄断，更以“微型化+多色+深脑”的组合优势重新定义了活体成像标准。随着设备成本降低和易用性提升，未来或将成为神经科学实验室的“标配工具”，推动我国脑计划研究加速迈向国际前沿。

结语
从2.2克到2.6克，重量微增的背后是跨越式的技术飞跃。当科学家们为小鼠戴上这台“彩色脑镜”，人类向破解大脑奥秘的终极目标又迈进了一步。这场由中国科学家引领的“彩色革命”，正在为全球脑科学研究注入新的想象力。