脑组织存在多层细胞结构，表层组织会对可见光波段光源形成散射与吸收，常规显微成像设备仅能完成大脑浅层区域观测，深部脑区神经元信号采集难度较高；单一荧光通道成像模式，也难以同步区分脑内多种细胞类型、神经递质信号，不利于解析复杂脑环路交互过程。
一体式微型化双光子显微镜针对上述观测难点优化整机结构，为深脑多维度动态观测提供可行方案。
设备采用一体式紧凑光学架构，将飞秒激发光源、分光滤波组件、微型探测传感器集成一体，缩减设备外部零散配件数量，机身轻量化设计适配活体动物头戴使用。光路系统优化光束穿透能力，红外双光子光源可穿透多层脑组织，抵达海马、丘脑、杏仁核等深部脑区，采集深部神经元荧光信号，拓宽活体脑成像的观测深度范围。
多色分光光路作为设备核心设计之一，搭载多组独立滤波通道，能够区分不同发射波长的荧光信号，同步记录神经元、胶质细胞、神经递质探针标记的多组信号。实验过程中无需反复更换滤镜组件，单次成像流程即可同步获取多类细胞活动动态变化图像，直观呈现不同细胞群体在脑活动中的协同、拮抗作用。
针对活体长期观测需求，设备调整光源输出功率控制逻辑，根据成像深度动态匹配激发能量，减少深部脑组织长时间光照带来的组织损伤，延长单次活体实验记录时长。一体式线路布局降低管线繁杂度，动物自由活动过程中成像光路稳定性保持较好，减少图像抖动、信号丢失等问题，保障深部脑区动态影像的完整采集。
在实际科研应用中，该设备可用于学习记忆、情绪调节、睡眠调控等方向的深部脑区机制研究，同步追踪多种细胞活动时序变化，积累多维度成像数据。相关观测数据能够辅助科研人员梳理深部脑区内多细胞群体的协作机制，加深对复杂脑环路运作规律的理解，丰富深脑活体成像的技术选择，助力神经科学细分领域的实验探索稳步推进。
