华中科大独家完成最新Science文章

　　

生物通报道：来自华中科技大学Britton Chance生物医学光子学研究中心，武汉光电国家实验室的研究人员获得了大脑神经影像学研究方面的重要进展：利用微光学分层成像法（Micro-Optical Sectioning Tomography，生物通译）完成了小鼠大脑的高通量图像。这一研究成果公布在Science杂志上。

领导这一研究的是华中科技大学首批"****奖励计划"特聘教授：骆清铭教授，其早年毕业于西北电讯工程学院，1993年加入华中科技大学，现任博士生导师，华中科技大学副校长。骆教授长期从事信息光电子学与生物医学交叉的学科（生物医学光子学）研究，关注重大疾病（如胰腺癌、Alzheimer disease 阿尔茨海默氏病）早期诊断与药物研发的光学分子成像研究，以及认知神经活动基本过程的光电成像研究等。

神经解剖学是了解大脑功能和失序症的重要研究工具之一，但是目前现存的成像工具只能在中尺度水平上对大脑神经环路成像。而光学成像方法具备高时间、空间分辨率和多参数的信息获取能力，在神经科学研究中发挥着重要的作用，受到广泛关注。

在这篇文章中，研究人员从光学成像方法中发展了一种微光学分层成像法（Micro-Optical Sectioning Tomography，生物通译）工具，这种方法可以完成厘米大小的整个小鼠大脑的微米分层成像，为了解大脑神经功能提供了一种重要的新方法。

研究人员利用这种方法获得了高尔基体染色的整个小鼠大脑中的三维结构数据，从中可以很清楚的分辨出神经突起的轨迹，以及神经元的形状和空间位置。

Britton Chance生物医学光子学研究中心近年来在生物，光电交叉学科方面获得了许多重要的成果，比如他们曾开发了超分辨光学成像中的高速高精度图像分析方法。

光学显微镜的分辨率受到衍射效应的限制。自1873年以来，200纳米的“阿贝极限”一直被认为是光学显微镜理论上的分辨率极限。近年，人们在超越衍射极限的成像方法研究中取得了令人瞩目的进展，其中，基于单分子定位的超分辨光学成像技术，获得了高达30~50nm的空间分辨率，为科学研究的诸多领域，尤其是活细胞内动态过程的研究，提供了前所未有的工具。

基于单分子定位的超分辨光学成像显微镜的主要缺陷是成像速度较慢。目前，使用高速高灵敏的探测器和高效的荧光探针，可以将图像采集时间从原来的数小时大大缩短到分钟量级，但是，图像分析过程仍然耗时巨大（0.5~4h）。因此，实验结束很久之后，研究人员才能看到超分辨图像，不能实现实验过程中的参数优化或者实验现象的早期发现与干预。

研究人员建立了一种高速高精度超分辨图像实时处理方法（MaLiang方法）。根据荧光分子光子发射的统计特性，采用最大似然法进行高精度定位，同时利用GPU并行计算的速度优势，在不牺牲成像视场和定位精度的前提下，对超分辨成像实验过程中获得的图像进行实时处理。基于MaLiang方法的快速超分辨光学成像技术，可以用于探索活细胞内多个蛋白质的空间位置、构象变化和相互作用等分子事件（秒量级）。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Micro-Optical Sectioning Tomography to Obtain a High-Resolution Atlas of the Mouse Brain

The neuroanatomical architecture is considered to be the basis for understanding brain functions and dysfunctions. However, existing imaging tools have limitations for brainwide mapping of neural circuits at a mesoscale level. We developed a Micro-Optical Sectioning Tomography (MOST) system that can provide micron tomography of a centimeter-sized whole mouse brain. Using MOST, we obtained a 3D structural dataset of a Golgi-stained whole mouse brain at the neurite level. The morphology and spatial locations of neurons and traces of neurites can be clearly distinguished. We found that neighboring Purkinje cells are sticking to each other.

作者简介：

骆清铭，1966年生，湖北人。教授、博士生导师，中共党员。1999年受聘教育部"****奖励计划"特聘教授(首批)，2000年荣获国家杰出青年科学基金。2007年当选国际光学工程学会会士(SPIE Fellow)。

1986年毕业于西北电讯工程学院技术物理系
1986年至1993年在华中理工大学光电子工程系学习，先后获光学专业理学硕士和物理电子学与光电子学专业工学博士学位
1993年11月起在华中科技大学工作。1993年至1999年任光电子工程系讲师、副教授、教授，其间1995年至1997年美国宾夕法尼亚大学医学院生物化学与生物物理学系博士后副研究员
1997年2月创建生物医学光子学研究中心。2000年8月起任生物医学光子学教育部重点实验室主任
1999年1月至2007年9月任生命科学与技术学院副院长、院长，其间1999年1月至2004年3月兼任生物医学工程系主任
2007年3月任武汉光电国家实验室(筹)常务副主任，2007年7月起兼任光电子科学与工程学院院长
2007年8月起任华中科技大学副校长

骆清铭长期从事信息光电子学与生物医学交叉的学科（生物医学光子学）研究，具体研究方向包括：1）面向重大疾病（如胰腺癌、Alzheimer disease 阿尔茨海默氏病）早期诊断与药物研发的光学分子成像研究，2）认知神经活动基本过程的光电成像研究。曾任863生物信息技术主题管理专家和科技部纳米科技重大专项专家委员会纳米生物和医药组成员。现任中国光学学会生物光学与激光医学专业委员会主任、国际光学工程学会(SPIE)出版委员会委员，Journal of Biomedical Optics、Experimental Biology and Medicine、Current Analytical Chemistry等国际期刊编委, Journal of Innovative Optical Health Sciences国际期刊执行主编。

骆清铭在国内外重要学术期刊发表论文100余篇，获国内外专利近20项，主编国际会议论文集10余部，近20次应邀在国际会议上做邀请报告。10余次担任国际会议主席，2次担任香山科学会议执行主席。曾获省部级自然科学奖一等奖2项（排名1）、二等奖1项（排名1），省部级科学技术进步奖一等奖1项（排名1），以及中国青年科技奖、全国优秀教育工作者、全国优秀科技工作者、中国侨联“科技创新人才奖”、霍英东高等院校青年教师奖、湖北省突出贡献中青年专家、湖北省青年五四奖章、武汉市杰出科技青年创业奖等称号，享受国家政府特殊津贴。