一种新型的微内窥镜使科学家能够持续几天、几周、甚至数月，观察活体动物大脑内部的神经细胞和血管。斯坦福大学的生物与应用物理学(biology and applied physics)副教授马克·施尼茨沙(Mark Schnitzer)领导的研究组，研究开发了此内窥镜——一种用于窥探身体的光学工具——并配套开发了一套嵌入系统，可以将此内窥镜反复嵌入身体的同一位置。这一特性使得科学家能够以分钟为单位追踪特征的变化，例如大脑中细胞的联系。

　　“我认为，微内窥镜将会成为追踪细胞性能长期随环境变化的工具，包括研究过程中细胞老化变化或者病情发展的过程中。” 施尼茨沙说。一些发育性和神经组织退化性疾病，例如大脑深处神经元细胞之间的损伤联系，可以用此微内窥镜追踪观察。

　　神经学家特别感兴趣的是海马体（hippocampus），该区域位于大脑深处，对于记忆至关重要。以前，科学家只能通过高侵入性的方法，并且要在特定的时刻，才能仔细的观察如海马区之类的区域。“但是，很多脑疾病都是缓慢发展形成的，” 施尼茨沙说。“我们需要的不仅仅是一张快照，还需要有关疾病发展过程的时间尺度上的慢镜头‘电影’”。

　　施尼茨沙的团队进行微型内窥镜的开发工作已经有几年的时间了。他们将光针加倍，针尖部位的直径为500-1000微米——差不多是稻米宽度的一半。尽管此装置就像是现在手术常用内窥镜的缩小版，但是其微镜头有轻微的不同。此装置体型微小，意味着要求镜头是弧形的，在大多数代表性的显微镜中，这是不切实际的。作为替代，此内窥镜的镜头是由一种具有内部折射分布变化的材料制成的，以引导光束前进。

　　本月发表于《自然医学》（Nature Medicine）网络版的一项新研究中，研究者证明可以随着时间的推移，通过此内窥镜连续观察大脑中的同一部位。首先，他们将一个玻璃引导管植入动物的大脑中，放置到感兴趣区域的正上方，导管的尖端覆盖有一个微小的显微镜载物片。接着，他们便可以将此微型内窥镜插入到导管内，利用一个标准的双光子显微镜进行拍摄。在成像之后，“你可以将显微操作针拔出，将动物关回到笼子中，然后在以后（几天或几周）重新插入再进行观察。”施尼茨沙说。

　　麻省理工学院神经生物学的副教授艾利·纳蒂维（Elly Nedivi）说，能够反复进入相同的部位，可能是此微型内窥镜最重要的应用之一。“可以利用它观察药物是否见效，例如，肿瘤是否对治疗有反应。”她说。

　　在最初的实验中，斯坦福大学的研究者检查了海马体神经结构。海马体是大脑中仅有的几个在成年期产生新神经细胞的区域之一。施尼茨沙猜测，由于紧邻着新细胞，因此这些结构将随着新记忆信息而发生改变。“但是这与我们的发现不符，”他说。“我们观察了4000多个树突（dendrite），几乎没有看到发生改变的例子。”

　　为观察大脑随疾病如何变化而设计的第二阶段实验中，施尼茨沙研究组将癌细胞注射到老鼠大脑的一侧。然后，这些细胞生长为肿瘤，使科学家能够观察伴随癌症的血管变化。研究者发现，在大脑癌变一侧的血管是不稳定的，并且血流速度减缓。而大脑健康的一侧则保持稳定的状态。