科大高清成像技術｜助探索人腦 免麻醉實時掃描 遠勝照CT磁力共振
原文刊於信報財經新聞「CEO AI⎹ EJ Tech」
香港科技大學工學院團隊開發一項全球首創的高分辨率腦成像技術，能以幾乎無創方式對小鼠大腦作實時圖像掃描觀測，獲得精度高數百到數千倍的活體腦成像，清楚辨識單一神經元的形態與放電活動，連最細微的毛細血管都能追蹤其血流速度與濃度變化，甚至能看到免疫細胞在受損腦區的集結與修補過程，有助深入探索人腦及神經疾病的研究。
科大電子及計算機工程學系教授瞿佳男指出，磁力共振（MRI）、腦電圖（EEG）、電腦斷層掃描（CT）等現有成像技術，均無法解析大腦細節和工作機制。另一方面，醫學界常用基因、生理結構與人類相似的小鼠作實驗模型，但麻醉會改變小鼠血液、神經活動，於是如何精捕捉臨床活體影像成為關鍵問題。
觀察細胞變化 找腦退化療法
為了解決上述難題，科大的跨學科團隊決定借鑑天文學「自適應光學」（Adaptive Optics，AO）概念，將其套用於多光子顯微術上。瞿佳男形容AO的原理好比降噪耳機，「把周圍的噪聲測量出來，然後同時發射跟外面噪聲相反的聲音，這兩個一加起來就會cancel out（抵消）。」
瞿教授說：「憑藉這項突破，神經科學家能運用前所未有的方式研究人類大腦的快速活動、複雜的網絡互動，以及疾病演化，為學習、記憶、精神健康和神經疾病等領域開啟知識大門。」相關研究結果在過去3年先後於國際期刊《自然—生物技術》及《自然通訊》等發表。
在後續應用面向上，瞿佳男提出3條合作研究主軸：一是探討血管周細胞對腦部微循環的調控機制；二是檢視老齡鼠腦在跟年輕小鼠共血後產生的改善機制；三是研究40Hz伽瑪感覺刺激作為阿茲海默症的治療方法。
此外，團隊已經在美國和中國成功申請國際專利認可，計劃明年開始商業化。瞿佳男期望此技術能不局限於少數實驗室，而是成為神經科學與藥物研發的普遍工具，協助不同研究人員以標準化方式觀察活體腦部活動。
擬引入AI輔助調節系統
目前團隊正打算引進人工智能（AI），以便降低系統操作門檻。瞿佳男解釋道，「因為它是一個很複雜的系統，需要用人去調節。我們希望用AI去學習這個人的調節，然後把所有的調節、整個系統具體的調節都自動化。」團隊最新加盟成員正好兼具光電、AI背景，將會着手開發這些功能。
團隊亦希望香港研究機構與政府在資源與政策上給予支持，讓本地在精密光學和生醫科技領域佔有一席之地。瞿佳男表示，「相信香港政府和研究機構會給我們一些支持，我們也希望這項工作能夠為香港的經濟轉型作出一些貢獻。」
最後，瞿佳男回顧相關研究從13年前展開，可說是「十年磨一劍」，他回想以前香港曾經有過發展國際臨床試驗中心倡議，結果卻因重視金融、忽略科研而錯失機遇。不過，他仍同意「對於國際市場來說，香港還是有很大的優勢」。
採訪、撰文：郭文德
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