大动物皮层神经元是理解大脑功能的关键组成部分，因此对其进行体内成像具有重要意义。近年来涌现的新兴在体成像技术包括：磁共振成像（MRI）、电生理方法和光学成像等。这些新技术提高了神经元成像的分辨率和深度，还能够实时跟踪神经元活动。

磁共振成像技术：磁共振成像（MRI）是一种非侵入性成像技术，通过测量大脑区域中氢原子的信号生成高分辨率脑部图像。科学家们可使用MRI观察大动物皮层神经元的结构和功能，并结合其他技术如脑电图（EEG）和脑磁图（MEG），获取更全面的神经活动信息，以更好地理解神经元的组织结构、连接方式和活动模式。MRI成像速度受限于磁场强度和回转率等物理因素，结合磁共振和遗传学数据集可以发现健康人群和患病人群的常见遗传变异，为研究提供新途径。MRI仍存在一些缺点，包括：成像速度较慢、成本高、对某些患者不适用、临床应用受限。核磁共振广泛应用于大动物脑部结构和功能研究、疾病模型和治疗评估，以及通过评估大动物脑中药物的分布和作用情况用于药物研发和临床转化研究。

电生理方法：电生理方法利用能量刺激生物体，测量、记录和分析生物电现象和电特性，包括电生理测量技术、刺激技术、信号处理和分析技术。电生理诊断与治疗是一种基于电生理技术的方法，通过采集、处理和分析动物电信号，研究大动物体内的电活动，包括电极阵列记录技术、EEG和MEG等方法。

-电极阵列记录技术：电极阵列记录技术将多个电极整合到一个芯片上，可长时间对细胞进行实时连续的电生理活动监测。适用于记录和分析大动物大脑特定区域的电活动。其优点是同时记录多个细胞，可持续数天，有助于更好地理解大脑功能和活动模式。

-EEG/MEG：EEG可记录大脑活动，通过测量大脑皮层或头皮的电波变化反映神经细胞的电活动，广泛应用于临床和研究领域，具有非侵入性、高精度和低成本的特点。可以监测和诊断脑电活动异常，如阿尔茨海默病和癫痫。MEG可测量头部磁场变化，通过超冷电磁测定器测量脑部极微弱的磁波，提供清晰易辨别的图像。具有高空间分辨率和高灵敏度，帮助了解大脑的神经网络和功能连接。结合EEG和MEG可以更好地监测大脑活动，互相补充优势。

电生理方法在大动物皮层神经元活动研究中具有广泛的优点和应用范围，包括高时间分辨率、直接记录神经元活动、多通道记录和非侵入性选择性激活。而缺点则包括有限的空间分辨率、侵入性、局部观察和复杂性。常见应用包括神经元活动研究、认知和行为研究、疾病研究以及脑-机接口。总体而言，电生理方法在神经科学、认知科学、临床医学和脑科学工程等领域有广泛应用，为深入了解大脑功能和疾病机制提供了宝贵工具。

光学成像方法：

-单光子成像技术：单光子成像技术利用单个光子进行成像。它通过产生单个光子的光源照射样品，探测器捕捉并转化光子为电信号，生成图像。单光子成像具有超高灵敏度和皮秒级时间分辨率，在弱光信号感知、远距离三维成像和极限环境成像等方面具有重要意义和广泛应用前景。优点：高灵敏度，适合观察细微结构；波长适应性强，适用于不同样品；操作简单，易于实施和使用。该技术广泛应用于神经科学、生物医学等领域。单光子成像技术在大动物皮层神经元研究中用于观察和研究神经元的结构和功能，如神经突触连接和活动模式等。在大动物皮层神经元研究中，单光子成像存在局限性：（1）空间分辨率较低，难以达到细胞级别的分辨。（2）对样品透明度要求高，可能需要进一步减少组织散射和吸收，以提高成像质量。（3）可能需要进行有创性操作，会干扰研究对象的生理状态和实验结果。（4）时间分辨率有限，无法满足快速活动神经元或动态过程的需求。

-多光子成像技术：多光子成像技术是高分辨率的体内成像技术，穿透深度大、组织光损伤小，广泛应用于观察大动物大脑皮层神经元活动。包括双光子成像、双光子内窥和三光子成像技术。多光子成像技术的优点：高空间分辨率、更深的成像深度和更低的光毒性。双光子成像技术在神经科学研究中应用广泛，包括皮层连接、感觉刺激反应、行为过程中的神经活动等方面的研究。近年来，双光子成像技术进一步发展，可进行大动物深部脑区的大体积成像，如记录狨猴和恒河猴以及家兔的神经元活动。双光子内窥成像技术可用于早期癌症诊断。三光子显微镜具有更低的背景噪声和更大的成像深度，适用于体积成像和单细胞钙信号采集。最新微型化三光子显微镜实现了对自由行为动物的非侵入式深脑成像。多光子成像技术还可应用于药物研发和疾病模型研究等领域。多光子成像技术在大动物皮层神经元研究中存在一些限制：（1）成像深度受到限制，组织散射和吸收也会降低成像质量和深度。因此，可以通过使用自聚焦（GRIN）透镜和棱镜的组合来改善多光子成像的深度。（2）实时成像方面也存在挑战，无法完全捕捉神经元活动的快速变化。因此，研究人员需要结合其他成像技术和方法，以获取更全面的信息。

大动物皮层神经元在体成像研究已取得显著进展。MRI、电生理和光学成像技术为非侵入性、实时监测和高速成像提供了有效工具，这些技术广泛应用于大脑结构、功能和活动模式研究，加深了对大动物皮层神经元的认识。大动物大脑皮层神经元在体成像技术的发展前景广阔。现有方法，如MRI、EEG和光学成像，存在空间分辨率、时间分辨率和深度监测方面的限制。未来需要提升空间和时间分辨率，并改进数据处理与分析方法。跨学科合作和资源共享也至关重要。这些进展将加深对大脑功能和疾病机制的认识。