研究背景介绍：攻克克里克的“不可能任务”
“我们不可能知道大脑中每一根神经纤维的精确连接图谱”，这是DNA双螺旋发现者弗朗西斯·克里克在1979年提出的论断。他认为，理解大脑功能的钥匙在于其“线路图”（即连接组）。然而，在当时的技术条件下，同时获取大规模神经元的功能活动和其完整的物理连接，是一个遥不可及的梦想。近半个世纪后，《自然》杂志发表的这项研究，正是对这一“不可能任务”发起的有力挑战，旨在揭开视觉信息在大脑中处理的深层奥秘。
核心挑战：连接“功能”与“结构”的鸿沟
神经科学的核心难题之一，在于如何跨越尺度、连接动态与静态。我们可以在活体动物中观察到神经元因特定刺激而“亮起”（功能），也可以在固定后的脑组织中重构其精细的突触连接（结构），但如何证明“亮起”的A神经元，正是通过某个特定突触连接到了B神经元？在数万个神经元和数亿个突触的庞大网络中完成这一匹配，其数据量、计算量和对精准度的要求都是前所未有的。
前沿技术路径与科辰星飞解决方案
为攻克这一难题，研究团队首先需要捕获高质量的神经元功能数据，这正是小动物活体成像技术的用武之地。论文中利用先进的双光子显微镜，在清醒小鼠观看视频时，成功记录了数万个神经元的钙信号活动。这一步骤是整个研究的基石，对成像的稳定性、信噪比和持续时间都提出了极高要求。对于广大神经科学研究者而言，虽然双光子系统价格高昂且操作复杂，但通过高性能的宽场小鼠活体荧光成像，同样可以开展重要的功能脑成像研究，例如观测特定脑区对刺激的整体响应、神经环路的群体活动等。科辰星飞的【LumiFLuor FS AVIS 全光谱动物活体成像系统】正是为此类研究提供了强大的解决方案。其搭载的超高灵敏度相机和覆盖从可见光到近红外二区的宽光谱能力，能够清晰捕捉微弱的荧光信号，并为未来新型荧光探针的应用预留了空间。配合【MZ-A小动物麻醉系统】提供的稳定生理条件，我们的活体成像系统可为探究大脑功能的同类研究提供坚实可靠的数据基础。
利用 LumiFLuor FS AVIS 开展相关功能脑成像研究的核心思路
- **探针与病毒载体的优化选择：** 根据研究目标（如特定类型神经元或特定投射通路），选择合适的基因编码钙指示剂（如GCaMP系列）或电压指示剂，并通过立体定位注射等方式实现精准表达，确保目标脑区具备良好的信噪比。
- **颅窗制备与动物模型准备：** 采用标准化的颅窗手术方法，为大脑皮层的光学成像提供一个清晰、稳定的观察窗口。在成像前，对动物进行充分的适应性训练，以减少应激反应对实验结果的干扰。
- **多模态刺激与行为学同步：** 设计精确的视觉、听觉或感觉刺激范式，并通过同步触发系统，将刺激呈现、动物行为（如跑动、舔水）与活体成像系统的数据采集严格对齐，实现功能信号与行为事件的精确关联分析。
- **长时程成像与数据处理：** 利用成像系统的高稳定性和自动化流程，进行长达数小时甚至数天的慢性在体成像，追踪神经活动的可塑性变化。后续通过专业的图像处理算法，校正动物头部微小位移带来的运动伪影，提取准确的荧光动态变化曲线。
关键成果与科学意义
这项工作不仅提供了一个规模空前的数据资源库，更重要的是，它将神经元的结构与功能联系起来，揭示了视觉皮层神经元之间连接的一般性原则。
该研究的成功，标志着连接组学研究进入了一个新纪元，即从单纯的结构解析迈向了“功能-结构”一体化分析。它为我们理解大脑如何学习、记忆和产生感知提供了前所未有的微观视角。同时，这项工作也再次印证了，先进的活体成像技术是推动生命科学前沿探索不可或缺的核心驱动力。科辰星飞致力于提供专业的活体成像系统，赋能广大科研工作者，共同迎接下一个科学挑战。