猕猴在认知行为、脑结构及功能方面都非常接近于人类，是人类脑疾病、视觉认知及其他高级认知功能研究理想的模式动物。双光子成像技术因其能以单细胞甚至单突触分辨率观察脑皮层大量神经元活动，近年来在神经科学领域获得广泛应用。但由于大动物存在脑表面组织增生严重、脑组织跳动大、基因编码探针的表达效率低等困难，清醒猕猴脑部神经活动长时期的双光子成像一直未能实现，是该领域研究中一个国际公认的技术瓶颈。

 

唐世明课题组通过在猕猴视觉皮层显微注射腺相关病毒（AAV），转入编码钙探针 GCaMP5、GCaMP6s 基因，并在猕猴视觉皮层获得长稳定高效表达，结合新设计的能有效防止颅内感染及硬脑膜增生的成像窗口，获得可保持长达数月的稳定光学质量；同时通过改进头部固定装置以及图像移动修正，获得了稳定的图像和高质量的神经活动信号，最终在清醒猕猴认知行为条件下，实现了稳定时间超过 6 个月的双光子成像。课题组还首次实现了在清醒猕猴双光子成像下，同时进行神经元胞内记录及单细胞电转等电生理操作和研究，证明了钙探针信号与神经元活动大范围的线性关系（10Hz～150Hz），并实现猕猴脑皮层神经元稀疏转染和树突成像。

 

清醒猕猴长时期双光子成像技术的开展，将对人类脑疾病、视觉认知及其他高级认知功能的研究带来极大的便利。

 

 

猕猴脑双光子成像图。A：视皮层 V1 的成像窗口；B：高质量的神经细胞图像；C：可实现不同层面 / 深度的成像。