依托浙江省量子精密测量重点实验室和协同创新中心等重大科研平台，2020年度，新增区域联合创新项目-重点基金《亚毫米分辨原子磁力仪及其在脑神经元磁场测量方面的基础研究》一项。研究经费255万元，研究周期四年，项目负责人林强教授。

项目将针对目前脑科学及脑疾病相关研究需求，研制亚毫米空间分辨率原子磁力仪，测量体外和活体鼠脑初级视觉皮层神经元磁场信号，实现脑初级视觉皮层神经元的体外可控研究和初级视觉皮层神经元磁场信号的在体原位观测。其主要内容如图1所示。

图1 项目研究路线图

项目将通过片上微流控芯片，运用体外初级视觉皮层神经元的诱导和培养方法，发挥SERF磁力仪的超高灵敏度特性和微流控在亚毫米尺度下细胞操纵、试样处理的优势，利用微通道换热技术克服SERF磁力仪的高温工作环境和微通道常温生物环境之间的矛盾，在近生理状态下，实现高灵敏度的亚毫米分辨体外鼠脑初级视觉皮层神经元磁场测量，研究神经元的生长及信息传递过程。模拟微流道系统可以体外精确测量初级视觉皮层神经元磁场，在时间和空间研制亚毫米原子气室，进行抗弛豫石蜡镀膜，结合项目组多年从事原子磁力仪的研究经验，实现超高灵敏度亚毫米空间分辨率的Bell-Bloom原子磁力仪，对活体鼠脑初级视觉皮层内的神经元进行空间定位和功能解析，并对这些神经元的色彩编码以及色调响应进行深入研究，力争建立初级视觉皮层神经元网络模型，研究神经元间信号交流机制，并进而探索脑神经网络的工作机制。

图2 亚毫米空间分辨率原子磁力仪示意图

项目将分阶段实现三个研究目标：1）研制结合亚毫米尺度的微流道和高空间分辨率SERF磁力仪；2）研制亚毫米尺度的原子气室，实现超高灵敏度Bell-Bloom光学原子磁力仪；3）实现鼠脑皮层神经元磁信号的有效探测和记录，探索神经元的网络机制。