科大研腦成像技術 測清醒狀態更清晰

【明報專訊】香港科技大學工學院電子及計算機工程學系教授瞿佳男帶領團隊開發一項新腦成像技術，首次用於實時觀測實驗小鼠於清醒狀態時的大腦，毋須麻醉，有望未來為人類大腦和神經疾病研究帶來突破。新技術的焦點測量速度較原有技術快逾10倍，能清晰地觀測神經元、免疫細胞及毛細血管結構和功能。瞿佳男說這項技術已申請國際專利，將於明年商業化，希望得到政府支持，並為經濟轉型作出貢獻。

測量速度較原技術快10倍

團隊早於13年前開始相關研究，2022年發表「類比鎖相相位檢測焦點感測與整形」（ALPHA-FSS），該技術用以觀測腦部深層組織，惟其焦點測量速度不足以清晰捕捉清醒的實驗小鼠大腦組織活動情况，小鼠顱骨亦會吸收及散射部分進入大腦的光線，圖像質素會因此下降。

毋須麻醉 實時觀測細胞血管

團隊研發的新技術「數字復用焦點感測與整形」（MD-FSS）建基於ALPHA-FSS，提升了「點擴散函數」的測量速度，能引導多束空間分離的弱雷射光和強雷射光在大腦同步運作，產生非線性干涉效應，每束雷射光均以特定頻率編碼。團隊以「數位相位解調技術」，在高雜訊背景中提取微弱信號並解碼，即時校正圖像畸變，測量時間可縮短至0.1秒內，較原有技術快逾10倍，並可實時追蹤大腦動態，提供更清晰及精確的圖像。

團隊又利用多光子顯微鏡，其分辨率比現有腦電圖等成像方法高出數百至數千倍，可清晰觀測單個神經元、免疫細胞及最微細的毛細血管結構及其功能。團隊亦結合MD-FSS及多光子顯微鏡，構建「自適應光學多光子顯微技術」，實時追蹤實驗小鼠大腦免疫細胞的功能變化、測量毛細血管中的血液流動速度、觀察神經細胞在思維和感知處理過程中的活動狀態，並監測腦細胞與血管之間的相互作用。

限動物實驗 料助阿茲海默藥研

瞿佳男指出，因人的顱骨太厚，這項技術不能用以觀測人腦，只能用於動物實驗。他提到老鼠基因與人類的相似度近98%，大腦結構亦相近，因此老鼠可被當作實驗模型，以研究神經系統疾病的療法。瞿指新技術可透過觀測實驗鼠大腦對藥物的反應，有望用以研發治療阿茲海默症等腦部疾病的藥物。

團隊目前與瑞典卡羅林斯卡研究院教授Christian Göritz合作，望從觀測血管周細胞，研究血管周成纖維細胞度對大腦微細血管循環的調控；另與阿茲海默症專家葉玉如合作研究將40赫茲伽瑪感覺刺激作為輕度至中度阿茲海默症的可能治療策略。