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在不受约束的行为状态下成像神经荧光动态，仍然是神经科学领域的一项重大挑战。头戴式微型单光子显微镜能够对自由行为动物进行体内记录。然而，这类设备的功耗和数据传输需求通常需要连接系绳或配备笨重的电池，从而限制实验设计，并可能引入行为伪影。我们提出了 Miniscope Zero，这是一种完全无线的微型显微镜平台，将准静态腔体谐振（quasistatic cavity resonance，QSCR）无线能量传输与高带宽光学数据链路相结合。该系统能够在面积为 2,500 cm² 的行为场地内向接收端提供超过 500 mW 的功率，并以 8 Mbps 的速率传输成像数据，从而支持实时数据采集。Miniscope Zero 的典型视野为 600 m × 600 m，其光收集效率为 UCLA Miniscope v4 的 2.6 倍。我们展示了在开放场导航、封闭迷宫探索、多动物同步成像以及长时间三维行为过程中进行无线 CA1 区 GCaMP6f 记录的结果，实现了不受系绳限制的长时程细胞分辨率成像。
Miniscope Zero：一种完全无线、具备单细胞分辨率的微型显微镜，用于成像自由行为动物的神经动态 | bioRxiv
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Miniscope Zero：一种完全无线、具备单细胞分辨率的微型显微镜，用于成像自由行为动物的神经动态
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Takuya Sasatani， Marcel Brosch， Zhe Dong， Jonny Saunders， Pingping Zhao， Megha Sehgal， Lukas T. Oesch， Federico Sangiuliano Jimka， Hemal Semwal， Aparajeeta Guha， Hamid Chorsi， Karina Keus， Blake A. Madruga， Alcino J. Silva， Anne K. Churchland， Peyman Golshani， 查看 ORCID 个人资料 Daniel Aharoni
doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.05.745822
Takuya Sasatani 1 东京大学； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Takuya Sasatani 的 ORCID 记录
Marcel Brosch 2 加利福尼亚大学洛杉矶分校； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Marcel Brosch 的 ORCID 记录
Zhe Dong 2 加利福尼亚大学洛杉矶分校； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Jonny Saunders 2 加利福尼亚大学洛杉矶分校； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Pingping Zhao 2 加利福尼亚大学洛杉矶分校； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Megha Sehgal 3 俄亥俄州立大学； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Lukas T. Oesch 2 加利福尼亚大学洛杉矶分校； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Federico Sangiuliano Jimka 2 加利福尼亚大学洛杉矶分校； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Hemal Semwal 2 加利福尼亚大学洛杉矶分校； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Aparajeeta Guha 2 加利福尼亚大学洛杉矶分校； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Hamid Chorsi 2 加利福尼亚大学洛杉矶分校； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Karina Keus 2 加利福尼亚大学洛杉矶分校； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Blake A. Madruga 4 麻省理工学院； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Alcino J. Silva 2 加利福尼亚大学洛杉矶分校； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Anne K. Churchland 2 加利福尼亚大学洛杉矶分校； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Peyman Golshani 2 加利福尼亚大学洛杉矶分校； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Daniel Aharoni 5 加州大学洛杉矶分校 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Daniel Aharoni 的 ORCID 记录
通讯作者： daharoni{at}mednet.ucla.edu
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摘要
在不受约束的行为过程中成像神经荧光动态，仍然是神经科学领域面临的一项重大挑战。头戴式微型单光子显微镜能够对自由行为动物进行体内记录。然而，这类显微镜的功耗和数据传输需求通常需要连接系绳或配备较重的电池，从而限制实验设计，并可能引入行为伪影。我们提出了 Miniscope Zero，这是一种完全无线的微型显微镜平台，将准静态腔体谐振（quasistatic cavity resonance，QSCR）无线供电技术与高带宽光学数据链路相结合。该系统能够在面积为 2,500 cm² 的行为场地内向接收端提供超过 500 mW 的功率，并以 8 Mbps 的速率传输成像数据，从而支持实时数据采集。Miniscope Zero 的典型视场为 600 μm × 600 μm，其集光效率比 UCLA Miniscope v4 高 2.6 倍。我们展示了在开放场导航、封闭迷宫探索、多动物同步成像以及延展性三维行为中的无线 CA1 GCaMP6f 记录，实现了不受系绳限制的长时程细胞分辨率成像。
利益冲突声明
脚注
https://doi.org/10.25346/S6VGDP7C
https://github.com/miniscope/MiniscopeZero
https://github.com/miniscope/camap
https://doi.org/10.25346/S6PNI5WP
https://doi.org/10.25346/S6ZWUJWY
https://doi.org/10.25346/S6684SQV
资助信息声明
JST FOREST 计划，JPMJFR242P
JSPS KAKENHI，23K28068，23H03378
JST 下一代边缘 AI 半导体研发计划，JPMJES2513
美国国立卫生研究院，4DP2MH129986，1U24NS144101
W. M. Keck 基金会
版权
本预印本的。
本文依据 CC-BY-NC 4.0 国际许可协议公开。
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发布于 2026 年 9 月 11 日。
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Takuya Sasatani， Marcel Brosch， Zhe Dong， Jonny Saunders， Pingping Zhao， Megha Sehgal， Lukas T. Oesch， Federico Sangiuliano Jimka， Hemal Semwal， Aparajeeta Guha， Hamid Chorsi， Karina Keus， Blake A. Madruga， Alcino J. Silva， Anne K. Churchland， Peyman Golshani， Daniel Aharoni
bioRxiv 2026.09.05.745822； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.05.745822
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Miniscope Zero：一种完全无线、具备单细胞分辨率的微型显微镜，用于成像自由行为动物的神经动态
Takuya Sasatani， Marcel Brosch， Zhe Dong， Jonny Saunders， Pingping Zhao， Megha Sehgal， Lukas T. Oesch， Federico Sangiuliano Jimka， Hemal Semwal， Aparajeeta Guha， Hamid Chorsi， Karina Keus， Blake A. Madruga， Alcino J. Silva， Anne K. Churchland， Peyman Golshani， Daniel Aharoni
bioRxiv 2026.09.05.745822； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.05.745822
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.05.745822v1?rss=1
🏷️ 无线微型显微镜 单细胞分辨率成像 自由行为动物 神经动态记录 海马CA1区 GCaMP6f