由台湾大学物理学系朱士维教授领军，结合清华大学工程与系统科学系吴顺吉教授与台大学药理学科暨研究所潘明楷??教授组成的跨领域团队，今日在国科会发表了一项突破性的技术，成功研发出超高速 4D显微镜，并结合AI人工智慧，大幅提升脑部影像清晰度，得以观察高速脑神经运作。这项成果刊登於2024年的《Advanced Science》期刊。

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领导此研究的朱士维教授表示，传统光学显微镜在观察脑神经活动时，面临速度、解析度和成像范围的限制。传统影像扫描速度仅每秒一张，需耗费100 秒才能取得全体积影像，且影像对比度低，难以清晰观察神经活动。

为克服这些限制，研究团队开发出超高速4D显微镜，扫描速度比传统显微镜快上千倍，达到每秒千张，只需0.1秒即可获取全体积影像，成功捕捉快速变化的神经活动。

然而，高速影像的对比度仍然不足。为解决此问题，团队导入AI技术，透过深度学习演算法，在无需基础实据(ground truth)的情况下，以单双张影像互相比对的方式，有效提升影像对比度达10倍，大幅提升影像品质，使观察脑神经细节更加清晰。

此技术让研究人员能同时观察不同层的神经网络活动，并发现即使树突信号相似，传递到轴突时仍会出现正负差异，显示这些神经单元既独立运作，又能集体合作产生运动模式，如同GPU平行排列进行运算。

朱士维教授指出，这项技术的突破，不仅能帮助科学家更深入了解脑部运作机制，揭开脑疾病的成因，更有助於未来发展更先进、节能的AI运算系统。