北京时间2021年2月2日，华中科技大学武汉光电国家研究中心生物医学光子学中心MOST团队在Cell Reports在线发表论文――“Chemical sectioning fluorescence tomography:high-throughput, high-contrast, multicolor, wholebrain imaging at subcellular resolution”。

该研究提出了化学层析荧光断层成像（CSFT）的显微光学成像新原理，在小鼠全脑、完整单神经元水平，实现了亚细胞突触分辨的高通量、多色荧光成像，为绘制介观脑联接图谱提供了新方法和新工具。

华中科技大学曾绍群教授和袁菁教授为该文共同通讯作者，研究生王小俊、熊汗青、刘钰蓉和杨涛为共同第一作者。

在全脑尺度、单神经元、亚细胞分辨水平，研究大脑的精细解剖结构，对我们理解脑网络的细胞类型、回路连接和功能机理等，起着至关重要的作用。神经元结构精细、跨尺度的内在特征（既有覆盖全脑的长程投射、又有突触水平的回路连接），对全脑成像方法提出了巨大挑战――如何实现全脑（大范围）、高分辨（突触）和高通量（快速）荧光成像。

全脑网络显微光学成像方法主要分两大类：点扫描成像和宽场成像

点扫描成像，以基于共聚焦或双光子的方法为代表，分辨率较高、背景抑制能力较强，但成像速度很慢。一味地提高点扫描速度，往往会导致成像效果变差：分辨率上的恶化以及荧光弱信号的丢失。

宽场成像，以结合组织光透明的光片成像（Light-Sheet Fluorescence Microscopy，LSFM）为代表，通量较高，但成像对比度受限于光片照明厚度。光学原理决定，光片厚度与照明范围难以兼顾，无法在全脑范围实现高分辨。目前，光片成像的应用还主要以牺牲分辨率、快速获取全脑细胞分辨的荧光数据为主。

课题组提出了化学层析（Chemical Sectioning）的新原理，建立了荧光断层成像新技术，打破高对比度和高通量全脑荧光成像的技术瓶颈

采用基于宽场的Block-face成像，似乎是最佳的高通量获取大范围荧光图像数据集的方法。但是，如何抑制焦面以外背景的干扰，直接决定其图像的对比度。对此，该研究基于荧光蛋白（fluorescent protein，FP）发光特性的化学操控，发展了化学层析荧光断层成像（CSFT）的新技术。首先，通过质子化将全脑中的荧光蛋白（FP）分子切换成不发光（OFF）状态；然后，在成像时通过去质子化激活表面荧光蛋白分子(ON)，进行宽场成像；再结合超薄切削除去表面暴露出新的表面，进行循环激活-成像。

该技术的核心在于控制激活层的厚度。实验中通过调整激活液的浓度，可方便地控制表面激活层的厚度。该研究实现了亚微米（