前沿科技系列讲座第四讲举行，程和平院士主讲“生物医学成像高端装备（自研案例介绍）”

北京大学图书馆与九三学社北京大学委员会于2023年10月18日下午3点在图书馆北配楼科学报告厅携手举办了“前沿科技&书香九三@燕园”系列讲座第四场活动，邀请中国科学院院士、北京大学未来技术学院教授程和平为与会者进行了主题为“生物医学成像高端装备（自研案例介绍）”的分享。本次讲座聚焦于生物医学领域的创新装备及其在推动大科学计划和脑科学研究方面的重要作用。全校130余名师生报名参与讲座，讲座由北京大学生命科学学院教授、九三学社北京大学委员会副主委张研主持。

讲座现场

讲座伊始，程和平介绍了生命科学与医学领域的前沿挑战、当前生物医学领域所面临的关键问题和大型生命科学计划的背后竞争，包括研究技术和手段的竞争。其中脑科学作为生命科学与医学领域的“明珠”，成为了关注的焦点，涵盖了“读、释、写、仿”四个方面，是呈现出高度交叉的新兴前沿学科。程和平将目光聚焦在双光子显微镜，从技术的发展历史到其实际应用，为大家浅显易懂地介绍了双光子显微镜这一活体成像的利器。

程和平作讲座

程和平分享了他的自研案例，为大家介绍了双光子成像研究的进展。2017年，他们研发了2.2克微型化双光子显微镜，实现了在自由运动小鼠上的在体观察，记录小鼠活动的同时观察大脑神经元活动，开创了脑科学研究的新范式。2021年，第二代微型化双光子显微镜问世，实现了对三维空间中近千个神经元的功能成像，为研究自由行为动物的大脑神经元结构和功能提供了新的可能性。今年，他们研发了2.17克的微型化三光子显微镜，首次实现对自由行为中小鼠的大脑全皮层和海马神经元功能成像。多光子显微镜的研究发展为深脑成像提供了可能，并为多种行为范式中神经元放电现象及神经环路的研究提供帮助，为揭示大脑深部神经机制提供了重要工具。

“从创新到产品，从产品到行业”——在支持中国的“脑计划”方面，程和平介绍了“南京脑观象台”的建设。该项目由相关领域专家领衔，旨在开展脑科学的"探索计划"项目，主题涵盖皮质工作记忆、睡眠、自闭症、抑郁症、神经药理学和神经元再生等领域。他还介绍了“多模态跨尺度生物医学成像设施”的建设，该项目被列为国家“十三五”重大科技基础设施，计划在未来3—5年内发起包括脑科学在内的生命科学领域的大科学计划，为提升我国生物医学研究水平以及促进原创创新能力提供强有力的支持。

分享结束后，程和平与现场师生就生物成像相关问题展开了热烈的讨论，其中不乏有从医学领域对双光子成像在内窥镜应用的问题，也有从物理学角度对成像深度是否存在极限的思考。程和平的讲座为生物医学领域的未来发展提供了重要的指引，同时也强调了中国在高端生物医学仪器装备方面的创新能力和战略重要性，本次活动吸引了众多参与者共同探讨生物医学成像领域的前沿进展。

主讲人简介：

程和平，中国科学院院士、北京大学未来技术学院教授、北京大学分子医学南京转化研究院院长、北京大学国家生物医学成像科学中心主任、国家“十三五”重大科技基础设施“多模态跨尺度生物医学成像设施”首席科学家。长期致力于钙信号、线粒体生物医学领域的研究，以及高端生物医学仪器的自主创制。

程和平的主要学术贡献为：发现细胞钙信号基本单位——“钙火花”（Calcium Spark），原始论文曾被誉为100多年来10篇最杰出的心肌研究论文之一； 发现线粒体 “超氧炫”又称“线粒体炫”（Mitoflash），揭示其在能量代谢、学习记忆及衰老生物学中的信号功能；率团队研发2.2克微型双光子显微镜，实现了在自由活动小鼠观察大脑神经元活动，开启脑科学研究的新范式，该项成果获“2017年中国科学十大进展”，并入选Nature Methods“2018年度方法”。

程和平曾获国际心脏学会“Research Achievement Award”（2016）、国家自然科学奖二等奖 （2017）、何梁何利基金科学与技术进步奖（2020）、北京大学2021年度国华杰出学者奖（2021）、中国专利优秀奖（2022）、贝时璋杰出贡献奖（2023）等。

文字：郑弘熙、汤皓晴、安晓诺 | 摄影：桑磊、梁捷颖