繪制小鼠全身尺度、亞細胞分辨率的生物三維結構，一直是生命科學的核心難題。傳統成像要么分辨率夠但視野太小，要么視野大卻看不清細節；組織切片易丟失空間信息，光片成像又受深度散射與畸變限制。2025年，中國科學技術大學畢國強、徐程、劉北明團隊聯合多家機構，在《Cell》發表突破性成果：Blockface-VISoR技術，實現了40小時內完成成年小鼠全身亞細胞分辨率三維成像，并系統繪制了周圍神經、交感與迷走神經系統的精細圖譜，為神經連接、器官調控與疾病機制研究打開全新窗口。

一、核心技術與壓倒性優勢

傳統大組織成像面臨兩大瓶頸：深層信號衰減（長工作距離物鏡數值孔徑低、折射率失配導致像差）和數據通量不足（高分辨率下體素數量爆炸）。Blockface-VISoR通過“邊切削、邊成像"的創新設計，巧妙化解了這一矛盾。Blockface-VISoR并非簡單切片 + 拍照，而是原位振動切片 + 切面高速三維成像 + 重疊區無縫拼接的閉環系統，從根源解決大樣本、高分辨、快速度的三角矛盾。

1 技術原理

1.1 樣本預處理

采用ARCHmap水性透明化方案，經心灌注固定、脫鈣、脫脂、水凝膠包埋與折射率匹配，該流程無需有機溶劑，兼容轉基因熒光蛋白（如Thy1?EGFP）、病毒標記與全腦免疫染色，且組織收縮率極低，讓小鼠全身均勻透明，熒光信號穩定保留，組織力學強度大幅提升，切片不變形、不散落。

1.2 硬件架構：雙模塊協同

系統由成像模塊與精密切片模塊集成：

成像端：采用團隊此前發展的VISoR（Volumetric Imaging with Synchronized On?the?fly Scan and Readout）技術，以45°傾斜的雙物鏡配置，激光掃描與樣品勻速平移同步，實現200?fps高速體成像，避免運動模糊。

切片端：定制振動切片機緊貼成像頭，每完成一輪成像后，樣品推進400?μm并由刀片切除表層，暴露新鮮平整切面（blockface）。

1.3 成像策略：淺層高分辨，重疊保連續

每次僅采集切面下方600?μm深度的信號，既規避深層像差，又保證橫向1?μm、軸向2.5?μm的均勻分辨率。相鄰切面保留200?μm重疊區，用于后期精準配準拼接。

1.4 三維重建

基于重疊區歸一化互相關（NCC）與非剛性配準，將約 200 個 3D 斷層無縫熔為全身體積，體素分辨率達1×1×2.5 μm3，單通道數據約70 TB。

1.5 通量表現

整只成年小鼠（約4×2×8?cm3）僅需約40小時即可完成單熒光通道成像，生成~70?TB原始數據，較傳統共聚焦塊面成像速度提升數十倍。

2. 相比傳統方案的核心優勢

二、全身成像重磅結果：周圍神經全景清晰呈現

依托邊切邊拍技術，研究團隊完成多類標記小鼠全身成像，系統性揭示腦神經、脊神經、交感神經、迷走神經的精細架構與器官投射規律，多項發現改寫傳統解剖認知。

1 腦神經：頭面部精細支配一覽無余

1.1 清晰重構三叉神經（CN V）、滑車神經（CN IV）、面神經（CN VII）等顱神經，分辨單根纖維走向。

1.2 三叉神經運動支以爪狀終末支配頭面肌肉，感覺支精準投射至牙周，運動與感覺通路分離，為口頜感覺運動調控提供直接結構依據。

2 脊神經：單神經元長程投射特征被破解

在 Thy1-EGFP 小鼠中重建191個脊神經元，完整追蹤從脊髓到外周的全路徑。

2.1 腹側支：運動纖維長、分支少，沿肋間走行；半數感覺纖維呈大V型折返。

2.2 背側支：感覺纖維多曲折折返，運動纖維短、分支極密，呈現支系特異性、節段依賴性的投射規律，遠超傳統解剖描述精度。

3 交感神經：全身血管伴行模式全景證實

3.1 以抗TH免疫染色實現全身交感神經可視化，完整呈現交感干、神經節與各級分支。

3.2 頭頸、軀干、四肢、腎、脾、肝等器官交感纖維沿血管網狀分布，形成血管-神經并行單元；胃腸則呈壁內網狀，不伴血管，揭示器官特異性支配策略。

3.3 明確膈肌交感支配分區：腰部來自腹腔系膜上神經節，肋部來自胸段椎旁節，為呼吸與內臟調控的神經機制提供精準圖譜。

4 迷走神經：跨側投射與單纖維路徑意外突破

4.1 病毒示蹤顯示迷走前后干在頸段分離、胸段混合，雙側喉返神經存在廣泛交通支與跨側支配，左側纖維可交叉至右側支配喉肌。

4.2 稀疏標記實現單迷走神經元全路徑追蹤：胃投射纖維存在跨側繞行、折返等復雜路徑，且在進入靶器官前無分支，呈 “一對一" 器官靶向模式。

三、技術價值與未來展望

邊切邊拍的 ARCHmap-blockface-VISoR，不只是成像工具升級，更是全身介觀連接組學的范式革新：

1 速度與分辨率兼得：40 小時全身亞細胞成像，把 “不可能" 變成常規實驗；

2 長程連接無斷點：單軸突從腦 / 脊髓到末梢全程可見，破解外周神經 “看不見、連不上" 的困境；

3 多模態通用：兼容熒光蛋白、免疫組化、病毒示蹤，可拓展至血管、淋巴管、腫瘤轉移等全身結構成像。

未來，該技術可用于神經損傷再生、神經支配、代謝與疼痛的神經調控、疾病模型全身病理成像等，推動從腦到全身的跨系統網絡解析，為神經調控治療、新藥研發與解剖提供毫米級視野、微米級精度的全景 “導航地圖"。

   目前，深圳百會新知科技有限公司已經利用這項技術開展了商業化的小鼠全身成像服務，滿足了眾多腦科學家的迫切需求。