香港科技大学のク・ジアン電子コンピュータ工学科教授とジュリー・S・セミルヘック生命科学部の教授が率いる学際的チームは、脳回路のイメージングと制御における「クロストーク」と呼ばれる不要な神経活性化を防ぐための革新的なレーザー制御技術を開発しました。この研究成果は国際学術誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」に掲載されました。すべての光学的アプローチは神経回路を特定できる画期的な技術ですが、画像取得用の赤外線レーザーが意図せずに他の神経を興奮させ、自然な脳活動と実験ノイズを混同させるという課題がありました。これを「クロストーク」と呼び、これが精度を妨げていました。開発された「アクティブ・ピクセルパワー・コントロール（APPC）」戦略は、まるでスマートな調光スイッチのように動作します。カスタムソフトウェアがオプト遺伝子蛋白質の存在位置を特定し、高速な音響光変調器が走査される各ピクセルごとのレーザー強度を動的に調整します。これにより、特定の神経にはレーザー強度を下げたりゼロにしたりしながら、他の領域では均一な強度を維持し、クロストークを大幅に低減します。この技術は、標準的な二光子顕微鏡と互換性があるため、高額な機器の交換なしで実装可能です。研究チームはゼブラフィッシュの幼生を用いた体内実験で、この技術が神経信号の品質を維持しつつオプト遺伝子によるノイズを抑制できることを実証しました。ゼブラフィッシュは人間との遺伝子類似性が70%以上あり、脳機能のモデルとして広く用いられています。この技術はマウスなど他のモデル動物への応用も容易であり、脳疾患のメカニズム解明や創薬研究を加速させることが期待されています。ク教授とセミルヘック教授は、この技術がエンジニアリングと生物学の協業の好例であり、自然な生理条件下での脳回路の解明を可能にする重要な進歩であると評価しています。