導語：作為2024年服貿會重要組成部分之一，國家衛生健康委員會百姓健康頻道(CHTV))定於9月13日在京舉辦“2024首都國際醫學大會的平行論壇——數智醫療與醫學人工智能創新論壇”，CHTV&醫學論壇網將為您帶來係列報道。
在此次論壇上，中國科學院院士、北京大學未來技術學院教授程和平將做題為“數字生命”的主旨報告。在論壇舉辦前，讓我們一起來了解程和平院士關於多光子成像的研究曆程和相關觀點。
當我們在進行各項生命活動的時候，身體內細胞組織等微觀世界會有怎樣的變化?多光子成像技術是我們探尋這些奧秘的重要工具。
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雙光子顯微鏡的核心部件逐步降低至2.2克
在美國求學時，程和平曾赴康奈爾大學世界上首個雙光子實驗室，做了最早的雙光子細胞成像實驗。“那裏的機器太大了，貴且笨重，還特別嬌氣”，他又去看了斯坦福大學研發的微型單光子顯微鏡，但比起雙光子顯微成像，存在成像深度淺、沒有“光學斷層效應”等缺點。“我們就想研發出微型化雙光子顯微鏡，通過一個佩戴式裝置就能看到小鼠腦中的各種變化。”一開始這被視為不可能完成的任務，但在程和平團隊的不懈努力下，2017年，雙光子顯微鏡的核心部件逐步降低至2.2克，可以輕鬆將其佩戴在小鼠或者小鳥頭上。(北京大學新聞網)
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世界上第一台進入太空的雙光子顯微鏡
2018年，程和平院士帶著相關技術成果，在南京江北新區成立北京大學分子醫學南京轉化研究院。落地後，研究院將腦成像技術不斷向產業鏈條延伸，創新成果不斷。2023年，研究院及孵化企業“超維景”全程參與研製的空間站雙光子顯微鏡，由神舟十五號航天員乘組完成了安裝、調試和首次成像測試，成功獲取了在軌狀態下航天員臉部和前臂皮膚的在體雙光子顯微圖像。這也是世界上第一台進入太空的雙光子顯微鏡。(新華日報)
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雙側雙光子顯微鏡解析時間編碼機製
為了實現對高散射厚生物樣本的長時程、大體積、高分辨率的三維成像觀測，北京大學程和平/王愛民團隊開發了雙側雙光子顯微鏡(Duo-2P)。Duo-2P在對哺乳動物生物鍾時間編碼的研究工作中，完成對近萬顆神經元的鈣活動的誇晝夜成像記錄，為解析視交叉上核的時間編碼機製提供了完整的成像數據支持。未來，該項研究成果有望對腦科學、發育生物學及類器官等生物學領域研究提供重要技術支撐。(“北京大學國家生物醫學成像科學中心”官網)
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微型化三光子顯微鏡實現“深腦成像”
2023年2月，程和平團隊發布了一項“腦科學”領域的重大研究成果：該團隊使用最新研發的微型化三光子顯微鏡，直接透過大腦皮層和胼胝體，首次對自由行為中小鼠的大腦全皮層和海馬神經元功能實現了“深腦成像”，為揭示大腦深部結構中的神經機製開啟了新的研究範式。(北京日報客戶端)
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未來醫學方式會發生顛覆性改變
程和平院士表示，在信息時代，信息的發展是計算能力的發展和信息收集能力的發展以及信息的爆炸式獲得。比如蛋白的信息、基因的信息以及代謝產物的信息等等，這些都會創造出未來的醫學。在未來，我們的醫學方式可能會發生顛覆性的改變。智慧醫學的標誌就是將生命規律進行數字化、智能化，建立起跨時空的、全維度的智能醫學研究範式。(微信公眾號“北京大學招生辦”)
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國之重器：多模態跨尺度生物醫學成像設施
國家生物醫學成像科學中心主要為國家完成大科學設施的建設任務。程和平院士介紹，這個大科學設施叫多模態跨尺度生物醫學成像設施。它將徹底改變我們怎麼去研究生命現象，研究疾病的範式。它將以前所未有的方式融合光、聲、電、磁、核素等成像模態，結合信息技術，實現從埃到米、從微秒到生命周期的跨時空尺度的結構與功能成像。它的建成將使我國這一方麵在國際上處於領先地位。(微信公眾號“北京大學招生辦”)
多光子成像技術的最新進展如何?
它會給生命科學研究帶來哪些可能性?
它與人工智能會擦出怎樣的火花?
……
更多關於多光子成像的知識，敬請關注即將在2024年中國國際服務貿易交易會期間舉辦的2024首都國際醫學大會的平行論壇“數智醫療與醫學人工智能創新論壇”，程和平院士將為您現場解讀。
參考資料：
https://news.pku.edu.cn/xwzh/ab701e62ede546da83778e5b60e71ce6.htm
https://xh.xhby.net/pc/con/202303/15/content_1173769.html
https://mp.weixin.qq.com/s/jGbbAcEJGS_9OQjT0I4OeQ
https://nbic.pku.edu.cn/cxcg/ba1031eb18b242ca9d9afb5eb16f5da5.htm
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1774429019602609261&wfr=spider&for=pc
撰文：黎明
二審：清揚
三審：碧泉
編輯：半夏
