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從北京大學(xué)獲悉，神舟十五號航天員乘組日前使用由我國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，為未來開展航天員在軌健康監(jiān)測研究提供了全新工具。

人腦包含百億級神經(jīng)元和百萬億級的神經(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，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)夢想?！敝袊茖W(xué)院院士、北京大學(xué)國家生物醫(yī)學(xué)成像科學(xué)中心主任、北京大學(xué)未來科技學(xué)院教授程和平如是說。

2019年，在中國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貨運(yùn)飛船成功運(yùn)抵中國空間站，成為世界首臺進(jìn)入太空的雙光子顯微鏡。近日，神舟十五號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，具備對皮膚表層進(jìn)行結(jié)構(gòu)、組分等無創(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來源于細(xì)胞及胞外基質(zhì)中具有自發(fā)熒光的物質(zhì)，這些信號有助于實(shí)現(xiàn)對航天員細(xì)胞線粒體代謝應(yīng)激反應(yīng)功能探測。通過對具有自發(fā)熒光的細(xì)胞代謝產(chǎn)物的量化觀測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)我國高端精密光學(xué)儀器制造水平的重要成果?！按舜卧谲夠?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；國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)飛秒激光器在軌正常運(yùn)行；國際上首次在軌觀測航天員細(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)測研究提供了全新工具和方法，也為未來利用中國空間站平臺開展腦科學(xué)研究提供了重要的技術(shù)手段?！?strong>（記者 晉浩天)