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在研究大脑时，研究人员刚刚开始使用一种称为电压成像的方法来追踪活体动物的神经活动。虽然这种方法是一种有前途的方法，可以更好地理解神经元放电、行为和认知，但也存在局限性和风险因素。这种做法需要向大脑中注入大量光线(这会导致过热)，并且一次只能对十个神经元成像。

波士顿大学艺术与科学学院生物学助理教授 Jerry Chen 及其合作者的新研究旨在应对这些挑战。今天发表在Nature Methods上的 Chen 和合著者概述了他们使用新显微镜、人工智能算法和电压指示器的多学科方法如何增强成像过程。总而言之，他们的方法成功地对小鼠大约 100 个神经元进行了微创和持续成像。

在此问答中，Chen 描述了与他的合作者合作的新研究发现，以及对癫痫患者和未来脑成像技术的激动人心的影响。

请用您自己的话描述这项研究。您的主要研究目标是什么?

神经科学作为一个领域，对了解大脑的工作方式很感兴趣。电信号是神经元计算信息和相互通信的主要方式。我们可以使用电极来记录单个神经元的活动，但这是一种侵入性手术，需要将电极插入大脑。

成像电压信号提供了一种非侵入式读出神经元群体活动的方法。在过去的十年中，人们付出了很多努力来推进这种电压成像技术。我们的研究目标是帮助使其在研究应用中具有实用性和可扩展性。

这项研究旨在解决的具体挑战是什么?

活体动物的电压成像意味着必须在物理学和生物学的基本极限下运行。我们需要表达基因编码的指标，这些指标会根据神经元活动改变荧光，我们需要显微镜让我们能够以非常高的速度(至少每秒 1000 帧)成像，以测量动作电位(神经元中的主要信息单位) ).

使用我们的显微镜，我们需要将足够的光线放入大脑以发出荧光信号。如果我们想从越来越多的神经元中成像，我们就想把更多的光输入大脑。但是，我们不能给大脑放太多，否则会造成光损伤。因此，挑战在于在最大化我们想要高速记录的信号和神经元数量与最小化对大脑造成损害的可能性之间走钢丝。

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