在实验室或临床环境中可靠地跟踪和操纵哺乳动物神经系统使神经科学家能够检验他们的假设，这反过来可能会带来新的重要发现。用于研究大脑的最成熟和最广泛使用的技术利用电极，这些设备可以监测或刺激周围的电活动。

然而最近对老鼠的研究，非人类灵长类动物和其他哺乳动物也强调了光学和光遗传学技术在研究哺乳动物大脑神经元活动方面的前景。优点光学技术它们可以在更远的距离和跨越更大的皮质区域以高精度瞄准特定的神经元群，从而使神经科学家能够细致地跟踪和调节神经活动。

尽管它们具有潜力，但这些技术通常依赖于使用笨重且复杂的实验室仪器，例如台式显微镜。一些计算机科学家工程师们尝试引入体积更小、更实惠的解决方案，例如通过执行计算来捕获和数字重建图像的无透镜微型显微镜。然而，即使这些解决方案也有局限性，例如比基于镜头的光学技术分辨率更低以及计算要求更高。

哥伦比亚大学、纽约大学等机构的研究人员最近开发出一种新型皮下光学器件设备它可以用来更精确地监测和刺激大脑。这个装置，介绍在一篇论文中自然电子学，依赖于基于互补金属氧化物半导体 (CMOS) 的光学探头。

Eric H. Pollmann、Heyu Yin 及其同事写道：“头戴式显微镜的小型化已经取得了相当大的进展，但现有设备体积庞大，它们在人体中的应用将需要更加无创、完全植入的外形尺寸。”在他们的论文中。“我们报告了一种超薄、小型硬膜下 CMOS 光学设备，用于双向光学刺激和记录。”

该团队的设备所基于的光学探针称为 SCOPe，由一个灵活的、无透镜的薄型微型显微镜以及一个光学刺激器组成。值得注意的是，该探头足够薄，可以放入灵长类动物大脑的硬膜下腔；覆盖哺乳动物大脑的两层组织之间的狭窄区域，称为硬脑膜和蛛网膜。

“我们使用定制的 CMOS 专用集成电路，能够进行荧光成像和光遗传学刺激，创建了总厚度小于 200 µm 的探针，该探针足够薄，可以完全位于硬膜下腔内。灵长类动物的大脑，”波尔曼、尹和他们的同事写道。“我们证明该设备可用于成像和光学刺激小鼠模型并可用于解码非人类灵长类动物的运动速度。”

作为研究的一部分，研究人员在小鼠身上测试了他们的设备，成功证明了其对小鼠大脑进行成像和光学刺激的前景。随后，他们还使用他们的设备研究非人类灵长类动物运动皮层神经元的活动。

他们最初的测试中收集到的结果非常有希望，因为该设备使他们能够对整个大脑感兴趣区域进行成像，同时还使他们能够将动物的运动与大脑活动联系起来。未来，这项新的有前途的技术可以为研究开辟有趣的可能性，使其他神经科学家能够在动物从事特定活动时以侵入性较小的方式精确操纵和监测动物大脑内特定神经元的活动。

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