汤乔伟 胡钧 樊春海 诸颖

“光”是生活中不可或缺的资源，人类的发展历程离不开光的使用。早在2 400年前的古希腊，亚里士多德就对光产生了思考，虽然其理论后续被证实是错误的，但还是对光的研究产生了深远的影响。生活中肉眼可见的光是“可见光”，根据波长的不同，光还可以分为无线电波、红外、紫外、X射线和Y射线等。

当可见光照射人体时，会有一部分光反射到我们的眼睛中，所以我们“看到”了他人。但是当X射线照射到人体时，则会穿透人体，通过X光底片记录不同角度穿透人体的程度，就可以复原人体内部的结构。这也是临床中X光电子计算机断层扫描（CT）的原理。

如何利用“光”帮助研究大脑呢？临床中医生通过X光CT对头部进行扫描研究脑的结构与形态，观察其病变情况；光遗传学中，研究光调控神经元的活动；钙成像中，研究者通过观察“闪烁”的神经元记录其活动；荧光成像中，研究者通过向动物大脑注射病毒使神经元发出“荧光”从而观察神经元的形态。诸如此类的方法还有很多， “光”伴随着大脑的研究。我们在这里重点介绍利用基于同步辐射光源的X射线成像对大脑，尤其是神经元结构进行的研究。

从二维到三维神经元成像

神经元是神经系统最基本的结构和功能单位，对大脑的研究离不开对神经元的研究。1873年卡米洛·高尔基（Camillo Golgi）发明了高尔基染色法，染色后神经元呈现黑色，首次展现了神经元的结构。接着，卡哈尔（Cajal）对高尔基染色法进行了完善，使其更好地应用于神经科学研究。……