雷射掃描顯微技術、光聲影像、受激拉曼散射、多光子螢光、層光顯微技術、干涉式顯微技術、內視鏡、高速影像、人工智慧、自動化、飛秒脈衝雷射、對比提升、腦連結體、顫抖症、生理時鐘、腦庫
就像電腦，要理解腦必須要同時拆解硬體與軟體，然而目前沒有足夠好的時空解析度觀察全腦中所有神經細胞的連結迴路。腦科學研究長期由創新技術來驅動，在此計畫中，我們結合台灣與歐美日港多國研究人員，共同建構一尖端光學影像平台，包括
1. 創新光學技術開發：在「對比」上發展免標定螢光的技術，包括偵測神經傳導分子鍵結的拉曼散射、感應電場分佈的干涉式散射、基於吸收的光聲影像等；在取像「速度」上應用多光點平行掃描、提高脈衝能量、以及光電頻率調制等，提升訊雜比。亦發展光遺傳學光源，以達成全光生理學觀測；在「解析度」上則運用擴展顯微術，搭配「大體積」的成像技術如層光與光聲顯微鏡，用突觸級解析度來觀察全腦硬體迴路。
2. 影像大數據分析與迴路模擬：自建AI全腦功能性影像分析工具，解析三維神經結構，並擷取動態行為。此分析成果將透過神經模擬，回推其中軟體模型。
3. 生醫轉譯應用：從果蠅、鼠腦、到人腦的多尺度成像，解析突觸結構在訓練前後的差異、拆解小腦的深度運算模型、找出生理時鐘細胞的同步編碼機制、以及基板細胞在成長過程中的結構變化等。
這三個面向彼此緊密連結，技術發展也各具有互補性，朝向建構功能性全腦連結體邁進，並可應用在神經疾病的基礎理解上。除了科學創新並積極參與國際研究社群，提升台灣學術能見度之外，相關技術也將轉移給國內公司，增進台灣產業競爭力。
共同開發光學技術以及分析模擬工具，並應用於腦科學研究上
