北京脑所吴江来实验室首创 “曲面光片显微镜” | Nature Photonics

2025年4月11日，北京脑科学与类脑研究所吴江来实验室在Nature Photonics上发表题为Curved light sheet microscopy for centimetre-scale cleared tissue imaging的文章。该研究首次将曲面光片照明引入显微成像领域，解决传统物镜设计中存在的场曲问题，实现厘米大小透明化样品无需视场拼接的高通量、高清光学切片成像。

生物样本的结构是三维的，无论是曲面成像还是平面成像，都能获取样本的三维信息，可谓殊途同归。然而，曲面成像更具天然优势——光学透镜通常由曲面构成，自然更适合曲面成像。

基于这一理念，研究团队创新地设计了针对曲面成像的显微物镜，兼备厘米视场和微米分辨率，镜片使用效率较常规显微物镜提升10倍以上。该设计成功绕开了传统物镜中存在的场曲限制，大幅简化了物镜结构，降低了加工成本和难度。得益于其简单的光学构型，研究团队已实现物镜的自主装配，整个视场内成像分辨率均达到衍射极限。研究团队同时开发了曲率可精密调节的曲面光片照明技术，用于生成与高通量物镜匹配的曲面光片照明，在厘米视场范围内实现高对比度光学切片成像。

应用自主研制的高通量曲面光片显微镜，研究团队对不同透明化方法制备的透明小鼠全脑样本进行了成像研究，全脑成像时间由常用成像技术的数天或数周大幅缩减至3小时以内。由于无需视场拼接和样本切割，图像重建流程显著简化，样本结构在三维空间中高度连续，为后续定量分析提供了更可靠的数据基础。目前，该曲面光片显微镜已成功应用于小鼠全脑尺度神经元投射图谱的精准刻画。

研究团队相信，曲面光片显微技术有望成为神经科学、发育生物学和组织病理学等领域大尺度显微成像研究的重要工具；其光学设计理念亦将为下一代高通量显微成像系统的发展提供新思路。

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论文信息

北京脑科学与类脑研究所的博士研究生汤丽娟为本论文第一作者，吴江来博士为本论文通讯作者。论文作者还包括北京脑科学与类脑研究所的王佳羽、丁嘉懿、孙君佑、陈行军、宋锐恒、龚蓉博士、戈鹉平博士、孙文智博士、赵瑚博士；北京生命科学研究所曹鹏博士；深圳先进技术研究院的沈渠清、徐放博士。本研究得到中国医学科学院、北京市科学技术委员会及北京脑科学与类脑研究所的资助。

吴江来实验室正在招聘对开发显微成像技术感兴趣的学生、技术员、博士后、助理研究员。有意者请将申请材料发至wujianglai@cibr.ac.cn，邮件标题请标明应聘职位与姓名。

原文链接

https://www.nature.com/articles/s41566-025-01659-4