讓神經科學家能夠記錄和量化活體大腦功能活動的工具需求量很大。傳統上，研究人員使用功能磁共振成像等技術，但這種方法不能記錄高空間分辨率的神經活動或運動的受試者。近年來，光遺傳學工具利用光來控制神經元，并記錄組織中的信號，這些組織經過基因改造后可以表達光敏和熒光蛋白。然而，現有的腦光信號成像技術在大小、成像速度或對比度方面存在缺陷，限制了它們在實驗神經科學中的應用。
光片神經探針的可植入柄（141微米間距）圖片來源：Sacher et al., doi 10.1117/1.NPh.8.2.025003.
小型化設備的一個關鍵部件是光片發生器本身，它需要插入大腦，因此必須盡可能小，以避免損傷過多的腦組織。近日，在《神經光子學》上發表的一項新研究中，美國加州理工學院、加拿大多倫多大學、德國馬克斯·普朗克微結構物理研究所等機構研究人員開發了一種微型光片發生器—— 一種光子神經探針，它可以被植入活體動物的大腦。
研究人員使用納米光子技術制造了基于硅的超薄光子神經探針，可以在自由空間300微米的傳播距離內發射多個厚度小于16微米的薄光片。當在老鼠的腦組織中進行測試時，這種探針可以讓研究人員對240 μm × 490 μm的區域成像。老鼠的大腦經過基因工程改造，可以表達熒光蛋白。此外，圖像對比度水平優于熒光顯微鏡。
研究主要作者Wesley Sacher描述了該工作的意義，他說：“這種在大腦中產生光片的新型可植入式光子神經探針技術，繞過了許多光片熒光成像在實驗神經科學中的使用的限制。我們預計，這項技術將帶來用于深部腦成像和自由移動動物行為實驗的新型光片顯微鏡。”
這對于試圖了解大腦工作原理的神經科學家來說是一個福音。