原文链接：https://www.sciengine.com/SCC/doi/10.1007/s11426-022-1408-5
分析大脑复杂的结构和功能，是理解大脑生理和病理过程的关键。尽管神经元形态和大脑中神经元/血管的局部分布已经为人所知，但细胞的亚细胞结构仍然具有挑战性，特别是在活的大脑中。此外，复杂的大脑功能涉及众多的功能分子，但这些分子在大脑中的浓度、分布和相互作用仍不清楚。本文首先综述了从细胞器到全脑的多尺度结构成像的前沿技术，包括磁共振成像(MRI)、计算机断层扫描(CT)、正电子发射断层扫描(PET)、串行切片电子显微镜(sem)、光学显微镜(LM)和同步x射线显微镜(XRM)。特别强调了XRM在大尺度脑组织三维成像中分辨率高、成像速度快的特点。另一方面，本文概述了从大脑中的电/化学信号中获取大脑功能的优雅方法的发展。特别地，还总结了用于单神经元水平和大脑神经记录的新电生理学技术。我们还重点研究了基于双识别策略和表面/界面化学的电化学探针的构建，用于高选择性和长期稳定性地测定大脑中的化学物种，以及电化学生理微阵列，用于同时记录大脑中的电化学和电生理信号。此外，还介绍了基于超极化技术和多核化学技术的高对比度噪声比和灵敏度脑MRI探头的最新进展。此外，重点介绍了用于活体脑成像和生物传感的多种光学探针和仪器，特别是光生理拉曼探针和光纤拉曼光度法。最后，简要展望了目前面临的挑战和进一步的研究进展。

这一研究成果近期发表在中国科学出版集团Science China Chemistry 文章的第一作者是刘智超副研究员，通讯作者为华东师范大学田阳教授。