AI與神經影像的共舞　國科會首創超高速4D顯微鏡揭開腦神經運作之謎

腦袋裡到底在想什麼?這個問題困擾了科學家數個世紀。在國科會「腦科技創新研發及應用計畫」支持下，國立臺灣大學物理學系教授朱士維、國立清華大學工程與系統科學系教授吳順吉與國立臺灣大學藥理學科暨研究所副教授潘明楷組成跨領域團隊，成功開發出一套全球首創的超高速4D顯微鏡，並結合尖端人工智慧(AI)技術，將腦部影像的清晰度提升近十倍。這項突破性的研究成果，不僅為腦科學研究開闢了嶄新道路，更為未來AI的發展提供了全新的啟示。

團隊自主研發的4D顯微鏡，掃描速度比傳統顯微鏡快上千倍，能即時捕捉快速變化的神經活動，搭配人工智慧的強大運算能力，將影像對比度提升十倍，讓原本模糊不清的神經訊號變得清晰可見，成功克服傳統顯微鏡在速度、解析度和成像範圍上的限制。在活體鼠小腦中，團隊發現控制動作的神經元分佈就像GPU，平行排列進行運算，相鄰的神經網路就算接收到的信號相仿，傳遞到細胞本體層竟會變出不同的結果。顯示這些神經單元是既獨立運作，又能集體合作產生運動的模式。此成果於2024年11月發表在國際頂尖期刊「先進科學」(Advanced Science)。

此跨領域合作團隊所發展的技術，一方面進一步提升人類對腦組織運算的功能性理解，有助於探討腦如何運作的科學奧秘；另一方面，對於神經系統運作的深入觀察與理解，有助於未來發展更先進及節能的AI運算，雙向共舞，相輔相成。