國科會台、清大團隊首發4D顯微鏡 揭腦神經運作 助力AI發展

工商時報 呂俊儀
國科會支持下台大、清大團隊跨域首度開發4D顯微鏡。左起清大工程與系統科學系教授吳順吉、高雄長庚研究顧問華瑜、中研院分子生物研究所兼任研究員孫以瀚、國科會副主委陳炳宇、台大物理系教授朱士維、台大藥理學科副教授潘明楷。圖／呂俊儀
國科會支持下台大、清大團隊跨域首度開發4D顯微鏡。左起清大工程與系統科學系教授吳順吉、高雄長庚研究顧問華瑜、中研院分子生物研究所兼任研究員孫以瀚、國科會副主委陳炳宇、台大物理系教授朱士維、台大藥理學科副教授潘明楷。圖／呂俊儀

腦袋裡到底在想什麼？這個問題困擾了科學家數個世紀。國科會「腦科技創新研發及應用計畫」支持下，台大、清大研究團隊跨領域開發出全球首創超高速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。

團隊成員包含台大物理學系教授朱士維、清大工程與系統科學系教授吳順吉、台大藥理學科暨研究所副教授潘明楷，這項研究成果，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AI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布就像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。

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