计算成像最新突破-53-中科院苏州生物医学工程技术研究所巩岩团队在Light发表超大视场自适应双光子显微系统
a ULTRA系统的光路布局。
b ULTRA系统的机械结构设计。
c 左：为近红外谱段优化的定制物镜与筒镜，兼顾高光子收集效率与激发性能；右：定制头板固定器，可在x与y两轴各实现+/-2.5 deg可调，用于在多脑区成像时保持相近的成像深度（单位mm）。
d 发射与激发的谱段优化。左：发射谱段（435 nm、480 nm、546 nm、656 nm、750 nm）下，物镜在整个视场半径0到4 mm范围保持较高Strehl比；右：激发谱段（900 nm、1000 nm、1100 nm）下，物镜+筒镜联合设计用于校正像差；视场边缘仍可能退化，需要可变形镜实时校正。
e 可变形镜在视场边缘的像差校正效果验证：在半径3.8 mm处的树突棘（最大视场半径4 mm，深度83 um，50 mW）分别在无校正、中心优化校正、边缘优化校正三种情况下成像，并给出对应的可变形镜相位图。
f ULTRA中高性能PMT的关键指标：有效探测面积约提升到传统PMT的约10倍，输出电流范围更大，用于提升可见荧光收集能力与深层功能成像的动态范围。
a 视场内分辨率测量位置示意。
b 中心点A的测量示例及高斯拟合（体素尺寸x约0.06 um、y约0.06 um、z约0.27 um）。
c 中心点A处横向与轴向分辨率统计（n=5）。
d–f 在三个同心环上（半径1.33 mm、2.66 mm、3.99 mm，均匀间隔45 deg，各n=5）测得的横向与轴向分辨率统计。
a 通过直径8 mm颅窗，对GABA能中间神经元胞体进行超大视场双光子成像：图像为100 um厚z-stack的最大强度投影（总z-stack体积300 um）；右侧为分布在全视场的10个放大子区域。
b 左：在145 um深度、40 mW激光功率下分辨单个树突棘；右：在1.65 mm1.65 mm0.9 mm体积内展示不同深度的树突与胞体结构（功率107.5 mW）。
c 在70 um深度，连续5天对同一树突棘进行重复成像，展示长期稳定性。
d 在4个独立皮层区域同时成像血管：左为示意与测量参数（血管直径、长度、密度、血管间距）；右为4个区域在400 um深度的血管成像（最深到870 um），最大跨区距离5.9 mm，帧率6.02 Hz，每个视场1 mm*1 mm。
e 4个区域的血管参数统计箱线图汇总。
a 常规宽视场双光子钙成像（Thy1-GCaMP6s）：44 mm^2视场、深度240 um，像素14001400，帧率5.46 Hz；给出双半球钙信号与SNR统计。
b 连续大视场成像：在约7.28 mm跨距、10个皮层区域的连续视场内成像1小时，深度259 um，激光功率300 mW，帧率6.36 Hz，像素7002450。
c 从b的视场中选取4个区域的钙信号轨迹，并给出运动速度轨迹。
d 在5 mm颅窗下，四区域同步钙成像并比较两种采集速率：7.07 Hz与16.67 Hz（各区域视场500500 um^2）。
e d与g实验的成像位置示意及对应SNR统计。
f 同一批神经元在7.07 Hz与16.67 Hz两种帧率下的钙信号对比。
g 深层四区域钙成像：深度519 um，激光功率250 mW，最大跨区距离5.56 mm；对应钙信号见h。
h 深层四区域的钙信号轨迹（7.07 Hz，SNR=5.52 +/- 1.35）。
a 头固定气浮平台示意与30 min行为记录示例：含4区域碳纤维开放场、停留比例、运动轨迹与驻留时间。
b 三组实验的视场与运动速度统计：分别给出静止与运动状态所占比例及速度均值+/-标准差。
c 第1组实验（2*7 mm视场，6.36 Hz，深度250 um，Thy1-GCaMP6s）：左半球10个皮层区域在静止与运动状态下的功能连接变化（阈值0.3，Pearson相关系数）。
d 对第1组与第2组实验进行大规模细胞-细胞相关统计，并给出相关随神经元间距变化的分布。
e 基于图论指标（聚类系数、度、强度）对第1组与第2组实验的网络特征进行对比（阈值0.1）。
f 第2组实验（双半球18个皮层区域）：与c类似的跨半球功能连接分析。
g d中的相关随距离变化曲线，第1组与第2组对比。
h 第3组实验（深层四区域，16.67 Hz，深度598 um，Thy1-GCaMP6f）：最大连接距离6687 um。
i 与d类似的统计分析（上两行）。
j 以Region 2为例展示区域内与跨区域相关分布，并标出超过阈值0.3的功能连接。比例尺1 mm。
Yang, M., Zhou, ZQ., Lang, S. et al. Ultra-wide-field, deep, adaptive two-photon microscopy for multi-scale neuronal imaging. Light Sci Appl 15, 198 (2026).
https://doi.org/10.1038/s41377-026-02252-2
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