台清交出擊！毫米級速度光學顯微鏡 可看果蠅活腦運作
2020-03-11 13:30:52
〔記者簡惠茹／台北報導〕台清交團隊開發出全球第一個毫米級速度、可看到果蠅活體
全腦的光學顯微鏡技術，解析度比2014年諾貝爾獎得主超高解析度成果高10倍、深度再
比一般光學顯微鏡深10倍，除了神經纖維都能看個清楚，還能看到動態神經訊號傳遞。
台大物理系教授朱士維、清大電機系教授李夢麟和楊尚達、清大工程與系統科學系副教
授吳順吉、交大光電學院副教授詹明哲，以及捷絡生物科技股份有限公司執行長林彥穎
，共同研發「新穎光學顯微鏡成像技術平台」，結合三項技術，達到高速和高解析度優
點，可以觀察到果蠅腦中單一神經細胞的電生理動態行為。
朱士維指出，光學顯微鏡成像主要考慮解析度、深度、速度和對比4個關鍵，解析度和
深度突破方面，團隊在2014年諾貝爾獎得主的超解析技術基礎下，發展出「深組織超解
析光學技術COOL」，透過光學組織澄清技術將果蠅腦組織透明化，然後運用共軛焦技術
將看到厚組織中的薄薄一層，結合螢光蛋白標定後，把原本200奈米解析度再推進到20
奈米，可以成功到果蠅全腦中彼此纏繞的神經纖維分布。
此外，為了將取像速度加快，朱士維表示，藉由聲波密度變化造成折射率改變的原理，
製造出凹凸透鏡效果，讓焦點在空間中的Z軸快速移動，加上後續電訊號快速處理，達
到毫秒級速度的高速成像，完成「高速體積成像系統」，可以看到果蠅腦中的個別神經
反應，解析訊號連結路徑，這也是全球第一個可以達到毫米速度等級的三維空間光學影
像技術。
結合高速體積成像系統，團隊也進一步開發出全光學生理平台，可以精準刺激個別神經
，並以自動化影像分析，疊合高速功能性影像和COOL的結構性高解析度影像，進而了解
腦神經運作。
但是COOL技術侷限在無法看到果蠅活體腦部，朱士維指出，所以團隊又突破過去雙光子
光學顯微鏡技術，以三光子來改善影像，由於有更長的波長，可以看到更深層的部分，
本來雙光子只能看到0.1釐米，現在則可以看到深度1釐米，就能看到果蠅活體更深層的
腦部。
朱士維今天在科技部發表研究成果，他指出，生物科學、醫學和材料領域都可望應用，
科技部表示，研究為科技部台灣腦科技發展及國際躍升計畫所支持，並與清大系統神經
科學研究所院士江安世的腦科學研究特色中心合作。
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