在實驗室或臨床環境中可靠地追蹤和操縱哺乳動物神經系統使神經科學家能夠檢驗他們的假設，這反過來可能會帶來新的重要發現。用於研究大腦的最成熟和最廣泛使用的技術利用電極，這些設備可以監測或刺激周圍的電活動。

然而最近對老鼠的研究，非人類靈長類動物和其他哺乳動物也強調了光學和光遺傳學技術在研究哺乳動物大腦神經元活動的前景。優點光學技術它們可以在更遠的距離和跨越更大的皮質區域以高精度瞄準特定的神經元群，從而使神經科學家能夠細緻地追蹤和調節神經活動。

儘管它們具有潛力，但這些技術通常依賴使用笨重且複雜的實驗室儀器，例如桌上型顯微鏡。一些電腦科學家工程師嘗試引入體積更小、更實惠的解決方案，例如透過執行計算來捕捉和數位重建影像的無透鏡微型顯微鏡。然而，即使這些解決方案也有局限性，例如比基於鏡頭的光學技術分辨率更低以及計算要求更高。

哥倫比亞大學、紐約大學等機構的研究人員最近開發出一種新型皮下光學元件裝置它可以用來更精確地監測和刺激大腦。這個裝置，介紹在一篇論文中自然電子學，依賴基於互補金屬氧化物半導體 (CMOS) 的光學探頭。

Eric H. Pollmann、Heyu Yin 及其同事寫道：「頭戴式顯微鏡的小型化已經取得了相當大的進展，但現有設備體積龐大，它們在人體中的應用將需要更加非侵入性、完全植入的外形尺寸。“我們報告了一種超薄、小型硬膜下 CMOS 光學設備，用於雙向光學刺激和記錄。”

該團隊的設備所基於的光學探針稱為 SCOPe，由一個靈活的、無透鏡的薄型微型顯微鏡以及一個光學刺激器組成。值得注意的是，該探頭足夠薄，可以放入靈長類動物大腦的硬膜下腔；覆蓋哺乳動物大腦的兩層組織之間的狹窄區域，稱為硬腦膜和蛛網膜。

「我們使用客製化的 CMOS 專用積體電路，能夠進行螢光成像和光遺傳學刺激，創建了總厚度小於 200 µm 的探針，該探針足夠薄，可以完全位於硬膜下腔內。靈長類動物的大腦，」波爾曼、尹和他們的同事寫道。「我們證明該設備可用於成像和光學刺激小鼠模型並可用於解碼非人類靈長類動物的運動速度。

作為研究的一部分，研究人員在小鼠身上測試了他們的設備，成功證明了對小鼠大腦進行成像和光學刺激的前景。隨後，他們也使用他們的設備研究非人靈長類動物運動皮質神經元的活動。

他們最初的測試中收集到的結果非常有希望，因為該設備使他們能夠對整個大腦感興趣區域進行成像，同時也使他們能夠將動物的運動與大腦活動聯繫起來。未來，這項新的有前途的技術可以為研究開闢有趣的可能性，使其他神經科學家能夠在動物從事特定活動時以侵入性較小的方式精確操縱和監測動物大腦內特定神經元的活動。

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