EVIDENT双光子成像系统：解锁神经科学活体研究新维度

2026-04-23 16:25:30, EVIDENT 奥伟登光学科技（上海）有限公司

在神经科学研究里，能 “看见” 活体状态下神经细胞的动态活动、血管网络的功能变化，是破解大脑奥秘、攻克神经疾病的关键。传统成像技术总受限于深度、分辨率或者对样本的损伤，很难捕捉中枢神经系统复杂又动态的生理过程。而 EVIDENT 双光子显微镜的出现，凭着它深层成像的能力、高时空分辨率和低损伤优势，为神经科学活体研究提供重要助力。

EVIDENT 双光子显微成像系统 FV5000MPE

脑部成像：穿透深层组织，揭秘神经连接

大脑作为中枢神经系统的核心，内部神经环路的活动和脑血管的功能调控，直接关系到认知、记忆、运动这些关键生理过程。有两项聚焦脑部的研究，借助 EVIDENT 双光子显微镜，分别在深层神经成像和脑血管动力学分析上取得了重要进展。

一篇研究来自 eLife 期刊，日本东京大学等机构的团队利用 EVIDENT 的深焦模式对皮层下脑区进行。他们使用 EVIDENT FVMPE-RS 双光子显微镜，搭配高数值孔径水浸物镜和 1100nm 波长激光，通过深焦模式结合红色基因编码钙指示剂，成功实现了对小鼠内侧前额叶皮层和海马 CA1 区的活体钙成像，成像深度直接突破到 1200μm，而且不用侵入性地穿透皮层组织。实验中先给小鼠做了慢性颅窗手术，植入玻璃窗口并密封，恢复 1-2 周后，通过立体定位仪将携带荧光蛋白的腺相关病毒精准注入目标脑区，后续成像时小鼠头部固定。在水奖励条件反射实验中，他们发现前额叶皮层深层神经元在奖励前的活动比表层更稳定，这也为记忆与决策相关的神经环路研究提供了全新视角。

小鼠内侧前额叶皮层（mFrC）进行在体双光子钙成像，同时记录了清醒小鼠的钙信号变化。该成像方案可在长达数天、深至约 1140 μm 的范围内稳定记录内侧前额叶皮层神经元活动。

另一篇研究发表在 Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism 上，西湖大学贾洁敏团队把目光放在了脑内自发血管运动（0.1Hz 节律性收缩）上，还开发了高精度的分析方法。他们同样用 EVIDENT 双光子显微镜，搭配 25× 水浸物镜和 960nm 激发波长，通过高灵敏度 GaAsP 光电倍增管高效收集荧光信号（目前 EVIDENT 全新的共聚焦和双光子 FV5000/FV5000MPE ，配置的检测器为硅光电倍增管。其检测灵敏度、采集图像的动态范围和信噪比都比 GaAsP 有了进一步的提升），实时监测小鼠脑内小动脉平滑肌细胞的钙信号与血管运动的动态关联。实验中通过 MCAO 手术构建短暂性脑缺血模型，即暴露小鼠颈动脉并插入硅涂层单丝阻塞大脑中动脉 2 小时后再通，同时给小鼠做颅窗手术并注射荧光染料或病毒标记血管壁和平滑肌细胞。研究发现缺血性中风后，血管会进入 “惰性状态”，就算血管再通也很难恢复正常运动功能，这个发现为中风后的血管功能修复提供了新的治疗靶点。

清醒小鼠与离体小鼠脑中检测血管活动的实验设计，血管运动指数分析显示，新鲜分离的小鼠脑组织中小动脉自发性舒缩活动虽有改变，但仍可被检测到。

脊髓成像：微创长期观测，捕捉修复动态

脊髓是连接大脑与外周神经的 “桥梁”，它损伤后的修复机制一直是神经科学研究的难点。由于脊髓解剖结构复杂，还容易受呼吸、心跳等运动伪影影响，活体成像难度特别大。不过香港科技大学团队的研究，通过创新的手术技术和 EVIDENT 双光子显微镜结合，实现了脊髓的长期、无炎症、高分辨率成像。

这项发表在 Nature Communications 上的研究，团队开发了保留黄韧带的微创椎间隙窗口技术，避免损伤脊髓表面，窗口用生理盐水或 FDA 批准的无毒光学透明剂碘克沙醇填充后覆盖盖玻片密封，再搭配定制化脊柱固定台减少运动伪影。成像时采用 EVIDENT 双光子显微镜系统，搭配 25× 水浸物镜（NA1.05，工作距离 2mm），激发波长 920nm，结合受激拉曼散射（SRS）和二次谐波产生（SHG）技术实现多模态成像。借助这项技术，研究人员实现了小鼠脊髓长达 167 天、最多 15 次的活体成像，且未引发明显炎症反应，成功观察到激光轴突损伤后小胶质细胞与轴突的动态相互作用，发现轴突退化过程中，小胶质细胞会增强与郎飞氏结的接触，为脊髓损伤后的修复机制研究提供了直接的活体证据。

手术窗口保留韧带的椎间隙，通过荧光、二次谐波、拉曼散射进行在体成像与三维重建，分别标记显示了小胶质细胞、血管、胶原结缔组织、脂肪及髓鞘的分布，同时观察到硬膜外间隙内血管、脂肪细胞、免疫细胞及红细胞的形态与分布特征。

活体胚胎成像：在体追踪胚胎神经发育动态

在哺乳动物大脑发育过程中，神经元与免疫细胞通过不同的细胞运动模式响应环境变化，并与周围细胞发生相互作用。然而，胚胎活体成像技术在成像稳定性、视角多样性及操作便捷性等方面存在局限，使得在体观测胚胎小鼠大脑中神经细胞的动态行为面临重大挑战。

近期，清华大学米达团队和郭增才团队在 CELL 发表的研究工作，开发了一种高稳定性、多视角、长时程的胚胎小鼠宫内活体成像技术（IMEE）。该技术通过辅助支持装置固定胚胎小鼠，并结合 EVIDENT 双光子显微镜进行成像，实现了对 E10.5 至 E16.5 胚胎小鼠的长时程、大视野、高深度活体观测，首次在体阐明了胚胎小鼠大脑皮层内抑制性神经元与血管网络及小胶质细胞间的动态相互作用模式。

发育中胚胎小鼠皮层活体成像，毛细血管相关小胶质细胞（Capillary-associated microglia, CAMs）与脑实质小胶质细胞（Parenchymal microglia, PCMs）动态行为模式

EVIDENT 双光子显微镜：神经科学研究的“不可或缺之力”

EVIDENT 双光子显微镜凭借深层成像与高分辨率兼顾、活体成像还原真实生理状态、多模态与多功能整合、广泛适配多种研究场景的优势，已成为神经科学研究中不可或缺的核心工具。它不仅能帮助科研人员解锁大脑、脊髓、眼部等不同组织的生理与病理机制，还能为阿尔茨海默病、中风、脊髓损伤、糖尿病视网膜病变等神经相关疾病的基础研究与临床转化提供强大技术支撑，推动神经科学研究向 “活体化、动态化、精准化” 不断迈进。EVIDENT 全新双光子显微镜 FV5000MPE，聚焦深层动态成像核心需求，核心优势赋能科研。FV5000MPE 搭载 SilVIR 硅基探测器，16 位动态范围，实现光子数级检测捕捉微弱荧光，2K共振扫描精准记录高速动态过程。680–1300nm 可调谐激光或固定激光搭配专用物镜，实现毫米级深层穿透，全程保持高分辨率。多通道同步成像和自动四周校准，高效完成多靶标观察，适配神经科学、肿瘤学等多领域，为科研提供高灵敏、深穿透、智能化成像解决方案。

本文作者：李路遥，奥伟登（EVIDENT）产品应用部应用专家。

参考文献：（如涉版权问题，请联系我们）

1. Kondo, M., Kobayashi, K., Ohkura, M., Nakai, J., & Matsuzaki, M. (2017). Two-photon calcium imaging of the medial prefrontal cortex and hippocampus without cortical invasion. eLife, 6, e26839.

2. Zhang, Y.-Y., Li, J.-Z., Xie, H.-Q., Jin, Y.-X., Wang, W.-T., Zhao, B., & Jia, J.-M. (2024). High-resolution vasomotion analysis reveals novel arteriole physiological features and progressive modulation of cerebral vascular networks by stroke. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism, 44(11), 1330–1348.

3. Wu, W., He, S., Wu, J., Chen, C., Li, X., Liu, K., & Qu, J. Y. (2022). Long-term in vivo imaging of mouse spinal cord through an optically cleared intervertebral window. Nature Communications, 13(1), 1959.

4. Long, Z., Yu, Y., He, C., Xu, L., Yan, Y., Li, Z., Guo, Z. V., & Mi, D. (2026). Intravital observation of neuronal and immune cell dynamics in the developing mammalian brain. Cell, 189(2), 528–547.e25.

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