微加工校正镜扩展自由活动小鼠深脑双光子成像视场

要在自然行为条件下解析复杂行为背后的神经环路，就需要在自由活动的动物中对大群神经元进行高分辨成像。双光子显微凭借局域化的非线性信号生成，可以在强散射组织中实现数百微米深度的细胞成像^[1]，而要把这种能力带到自由运动动物身上，微型化是必经之路：从把双光子成像由麻醉、头固定状态拓展到清醒自由活动大鼠的头戴装置^[3]，到重2.15克、在剧烈体动中仍能分辨树突棘的FHIRM-TPM^[4]，再到整机不足3克、一次可记录上千个神经元并支持多平面与三维成像的MINI2P^[2]，这一路线已相当成熟。但此类系统主要覆盖皮层及浅层结构，抵达丘脑等深部区域必须借助GRIN微内窥镜，而GRIN透镜固有的光学像差会劣化空间分辨率、压缩有效视场；加上微型双光子显微镜的视场本就明显小于微型单光子显微镜^[6]，深部成像长期受困于深度、视场与分辨率难以兼得。

本文正是针对这一卡点：作者用轻量化的微加工校正光学元件，在MINI2P耦合GRIN微内窥镜的系统中校正GRIN像差。校正后，轴向分辨率在整个视场内得到改善且更加均一，有效视场扩大超过四倍。他们把这套系统植入自由运动小鼠的腹后内侧丘脑，对头方向（head direction）调谐细胞进行光学作图，结果显示这些细胞的头方向偏好并不存在空间聚簇，提示感觉丘脑中的头方向编码在空间上是稀疏的。

就推进而言，MINI2P此前已在视皮层、内嗅皮层和海马等部位展示了大视场、高产出的记录能力^[2]，本文则通过直接校正像差来源，把高分辨、大视场的双光子成像带入GRIN探针可及的深部丘脑，并保持自由行为条件；这与以往依靠低倍物镜和扫描透镜设计^[6]或长工作距离物镜^[5]来扩大视场的路线有所不同。值得注意的是，对长GRIN透镜微内窥镜做像差校正以扩展深部双光oton成像视场的思路，也已于2025年发表于eLife（Sattin等，被引16次）^[7]，说明这一技术方向正受到多方关注。

当然，遗留问题同样清晰：摘要未说明校正元件对探针直径、重量、植入创伤及长期稳定性的影响，校正系统是否保留MINI2P的多平面成像能力^[2]也不得而知；头方向编码稀疏的结论目前限于腹后内侧丘脑，其他深部核团和更多行为范式下的表现仍待检验。