高解析介觀顯微影像平台高速成像；非線性光學；腦神經網絡與訊號；下視丘；AADC缺乏症；腦瘤；即時術中腫瘤鑑定；人工智慧；新鮮速時病理
Ultrafast Optics Laboratory (UFO)
解構與解訊大腦神經網絡與訊號是了解人類行為、思考與改善腦部相關病變診療的關鍵，為此，突破性臨床病理與生物醫學成像術是下世代腦神經技術之發展核心之一。大腦約含有一千億個神經元和一百兆個突觸，而目前的臨床成像術，如:核磁共振成像、電生理膜片鉗技術，受限於空間解析度和侵入性，無法有效對大腦做解構、解訊，也無法提供即時術中病理資訊。本計畫之目標在開發突破性全腦介觀極限影像平台，除了針對大腦做解構、解訊並發展創新治療，並於本期著重於腦癌術中及時新鮮病理技術開發，並將重點置於產業發展、ICT產業結合、與國際合作。本計畫分腦科技產業影像系統開發及動物/臨床研究兩大主軸。影像系統開發包含介觀非線性光學顯微影像系統的硬體開發和建立，並結合人工智慧、深度學習的軟體，以發展世界紀錄超高速、超高解析、與超高組織穿透度的介觀與病理顯微影像平台；臨床與腦科學研究則將所開發之平台技術應用於四個子計畫，包含發展臨床術中腫瘤鑑定之快速新鮮病理術，開發人體幹細胞分化之類大腦器官並從事手術切除人腦活檢體之模型與分析，從事生理時鐘解訊及下視丘神經網絡之解構，與了解多巴胺神經元在AADC 的角色以協助精準藥物開發。
目前已經完成大腦深處功能性鈣離子影像系統，並且以23 hz速度進行雙光子影像紀錄。我們的系統與一般廠商提供之單光子微型影像系統不同，以雙光子顯微鏡進行紀錄，其解析度高，不受觀察視野上下區域之非焦距神經之訊號影響，而且有3D紀錄的可能性，或是分次紀錄約100 um厚之組織，影像Z軸之快速紀錄，一般單光子微型影像系統並無法做到。因此可與想於小鼠視丘或是下視丘神經等深層腦區進行活體神經活性之功能性紀錄之研究團隊，均可進行合作。其中，因計劃中以生理時鐘中樞suprachiasmatic nucleus (SCN)及多巴胺神經細胞坐落之substantia nigra compacta (SNc)進行紀錄，對於生理時鐘調控以及動作調控或神經退化性疾病之科學研究議題，也可進行合作。
