光明日?qǐng)?bào)北京3月1日電?記者晉浩天從北京大學(xué)獲悉，神舟十五號(hào)航天員乘組日前使用由我國(guó)自主研制的空間站雙光子顯微鏡開展在軌驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)任務(wù)并取得成功。這是目前已知的世界首次在航天飛行過(guò)程中使用雙光子顯微鏡獲取航天員皮膚表皮及真皮淺層的三維圖像，為未來(lái)開展航天員在軌健康監(jiān)測(cè)研究提供了全新工具。
人腦包含百億級(jí)神經(jīng)元和百萬(wàn)億級(jí)的神經(jīng)突觸，其結(jié)構(gòu)和功能上極其復(fù)雜精密的連接和相互作用，是意識(shí)和思想涌現(xiàn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。為了能清晰看到活體大腦里面的神經(jīng)元、神經(jīng)突觸的結(jié)構(gòu)和信號(hào)，科學(xué)家們需要借助雙光子顯微鏡。當(dāng)代前沿的腦科學(xué)研究希望在大腦正常工作時(shí)、在自由活動(dòng)的動(dòng)物上觀察大腦神經(jīng)元變化，然而，體積重量龐大的傳統(tǒng)雙光子顯微鏡難以滿足這種在體實(shí)時(shí)觀察神經(jīng)元信號(hào)的需求。
“如何才能創(chuàng)造出一種顯微鏡，能夠在小動(dòng)物自由行走的條件下，看到一顆一顆神經(jīng)元，一閃一閃的動(dòng)態(tài)變化，這是藏在我心底的一個(gè)夢(mèng)想。”中國(guó)科學(xué)院院士、北京大學(xué)國(guó)家生物醫(yī)學(xué)成像科學(xué)中心主任、北京大學(xué)未來(lái)科技學(xué)院教授程和平如是說(shuō)。
(資料圖片)
2019年，在中國(guó)載人航天工程辦公室大力支持下，由北大程和平、王愛民團(tuán)隊(duì)，中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心李英賢團(tuán)隊(duì)，北京航空航天大學(xué)馮麗爽團(tuán)隊(duì)聯(lián)合相關(guān)企業(yè)及院所組建空間站雙光子顯微鏡項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，程和平擔(dān)任總負(fù)責(zé)人。項(xiàng)目組攻克多項(xiàng)顯微鏡小型化技術(shù)難題，于去年9月成功研制空間站雙光子顯微鏡。
去年11月12日，空間站雙光子顯微鏡搭乘天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船成功運(yùn)抵中國(guó)空間站，成為世界首臺(tái)進(jìn)入太空的雙光子顯微鏡。近日，神舟十五號(hào)航天員乘組完成了雙光子顯微鏡的安裝、調(diào)試和首次成像測(cè)試，成功獲取了在軌狀態(tài)下航天員臉部和前臂皮膚的在體雙光子顯微圖像。
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員、北京大學(xué)未來(lái)技術(shù)學(xué)院助理研究員王俊杰介紹，空間站雙光子顯微鏡能以亞微米級(jí)分辨率清晰呈現(xiàn)出航天員皮膚結(jié)構(gòu)及細(xì)胞的三維分布，具備對(duì)皮膚表層進(jìn)行結(jié)構(gòu)、組分等無(wú)創(chuàng)顯微成像的能力。成像結(jié)果顯示，皮膚的角質(zhì)層、顆粒層、棘層、基底細(xì)胞層、真皮淺層等三維結(jié)構(gòu)清晰可辨。雙光子顯微成像的信號(hào)來(lái)源于細(xì)胞及胞外基質(zhì)中具有自發(fā)熒光的物質(zhì)，這些信號(hào)有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)航天員細(xì)胞線粒體代謝應(yīng)激反應(yīng)功能探測(cè)。通過(guò)對(duì)具有自發(fā)熒光的細(xì)胞代謝產(chǎn)物的量化觀測(cè)可以反映出航天員機(jī)體代謝功能。
程和平表示，空間站雙光子顯微鏡是體現(xiàn)我國(guó)高端精密光學(xué)儀器制造水平的重要成果。“此次在軌驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)第一，例如世界上首次實(shí)現(xiàn)雙光子顯微鏡在軌正常運(yùn)行；國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)飛秒激光器在軌正常運(yùn)行；國(guó)際上首次在軌觀測(cè)航天員細(xì)胞結(jié)構(gòu)和代謝成分信息。這些不僅為從細(xì)胞分子水平開展航天員在軌健康監(jiān)測(cè)研究提供了全新工具和方法，也為未來(lái)利用中國(guó)空間站平臺(tái)開展腦科學(xué)研究提供了重要的技術(shù)手段。”
《光明日?qǐng)?bào)》（ 2023年03月02日?14版）
來(lái)源：光明網(wǎng)-《光明日?qǐng)?bào)》
作者：
責(zé)任編輯：馮崢
標(biāo)簽： 北京大學(xué) 光明日?qǐng)?bào) 自發(fā)熒光
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