人类机体的生理活动几乎都受大脑神经系统的支配，包括语言、认知、学习、记忆、情感等，而大脑功能的轻微损伤则会导致神经及精神类疾病的发生发展，引起机体生理活动紊乱。因此，对大脑结构与功能的深入解析对于脑科学基础研究及脑疾病防治都具有重要意义。基于光学的神经成像与调控技术是脑科学研究的重要手段，由于近红外光（Near infrared windows，NIR，700 nm~1700 nm）较可见光（400 nm~700 nm）具有组织吸收及散射小、穿透能力强、背景荧光弱等优势，在神经成像与调控领域已展现出巨大的应用前景。
基于此，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所王强斌研究员、陈光村研究员团队在期刊 BMEMat 上发表综述文章“Advanced near-infrared light approaches for neuroimaging and neuromodulation”，系统总结了基于近红外光学的神经成像和神经调控方法，包括用于离子、神经元膜电位、神经递质、脑疾病标志物及脑血管的近红外光学神经成像探针开发与应用，基于近红外光转换纳米材料的无线神经调控方法，并对近红外光在脑科学基础研究与临床转化方面的挑战与应用前景进行了展望。
本文亮点
1. 系统总结了目前用于神经成像的近红外光学探针及其设计原理，包括神经信号离子、膜电位、神经递质、脑疾病标志物及脑血管等功能和结构的成像与应用；
2. 概括了基于近红外光的无线神经调控方法，包括离子通道调控、基因表达调控以及神经相关疾病治疗调控等；
3. 展望了近红外光学技术在脑科学基础研究及临床转化方面面临的挑战及未来的应用前景。
总结与展望
近红外光具有较强的组织穿透能力，为神经成像与神经调控提供了理想的光学研究工具，但在脑科学的基础研究及临床转化上，基于近红外光的脑科学研究方法仍面临着诸多挑战，急需进一步发展：
穿透深度：目前设计的近红外光学探针发射波长已经能够达到近红外二区波段（1000 nm~1700 nm），其组织穿透深度>1 cm。但要实现在大型动物研究及临床转化方面的应用，依然需要开发具有更高量子效率的分子探针，建立外场激活光学成像等新技术，以进一步提高组织穿透深度；
生物安全性：需重视近红外光学探针及光转换纳米材料的生物安全性，如其与组织细胞的相互作用机制、代谢动力学及可降解性能等，以满足未来生物医学应用及临床转化需求；
多模脑功能成像和调控：大脑结构的复杂性要求发展多模的光学脑功能成像和调控方法，实现对多种脑功能活动的同时监测和调控，以深入解析大脑的工作机制。
