刚刚揭晓的诺贝尔物理学奖，让滨松再次站上了诺奖舞台——获奖者弗朗西斯·哈尔岑（Francis Halzen）依托冰立方中微子天文台发现高能天体中微子，而南极千米冰层之下，正是5160支滨松光电倍增管（PMT）接住了中微子留下的那束极微弱的切伦科夫光。我们此前已在四次助力诺奖！诺贝尔物理学奖舞台背后再现滨松光电倍增管一文中讲述了这段故事。

而在此前一天，2026年10月5日，瑞典卡罗琳医学院宣布，将诺贝尔生理学或医学奖授予卡尔・戴塞罗思（Karl Deisseroth）、彼得・黑格曼（Peter Hegemann）与格奥尔格・内格尔（Georg Nagel），以表彰他们在光门控离子通道与光遗传学方面的发现。

正是这一发现，科学家可以为神经元装上 "光控开关"—— 用一束光，在毫秒之间精准地打开或关闭活体大脑中单个神经细胞的活动。而从最初 "用光照亮藻类蛋白" 的原理验证，到今天 "活体动物体内、单细胞分辨率、一边用光操控神经元一边实时读取其信号"的全光学实验，离不开精密光学器件搭建的显微平台。在诺奖得主团队的一系列标志性研究中，滨松LCOS-SLM空间光调制器与sCMOS相机，正是这套前沿系统中的核心硬件。

图1 示意图

一、诺奖得主Hegeman团队：滨松LCOS-SLM与sCMOS的光遗传实战
2026年诺奖得主之一、德国柏林洪堡大学的Peter Hegemann教授，在其团队2022年发表于《Science Advances》的光遗传学工具研发中（Vierock et al., Sci. Adv. 8, eadd7729），开发出高钾选择性通道视紫红质WiChR—— 一种可在低光条件下、以单光子或双光子方式高效抑制神经元与心肌细胞的新型光遗传工具。

通道视紫红质-2（Channelrhodopsin-2，ChR2）是一种可由光直接开启的阳离子通道。把这种蛋白变成神经科学工具，需要把几个环节连接起来。

图2 从蛋白功能到研究工具。让目标细胞表达感光蛋白后，光可以通过改变离子通道状态调节细胞电活动。原创原理示意，非蛋白结构图或实验数据

在这项研究中，团队搭建的全息双光子光刺激系统明确采用了滨松核心光学器件：

• 体外脑片实验中，滨松LCOS-SLM X13138-07（1272×1024像素、12.5 μm像素尺寸）负责将激光束整形为任意目标图案，对选定神经元实施毫秒级精准光抑制，实现多细胞并行、无机械扫描的定点操控；
• 活体小鼠实验中，滨松LCOS-SLM X10468-07配合时间聚焦技术，生成轴向受限的细胞级光刺激，在保持单细胞分辨的同时深入脑组织；
• 系统中的滨松相机，则承担全息光斑的高精度校准与对齐，确保每一束刺激光都精准落在目标细胞之上。

在这类实验中，滨松LCOS-SLM的长处体现在可编程的相位控制与灵活的光斑布局。研究者可以根据细胞位置计算全息图，再通过电脑更新照明区域；在配套光学系统中，还能把光分配到多个目标位置。细胞位置和实验问题发生变化时，照明图案也能随之调整。这使“照亮哪里”成为可以按研究需求设定的实验变量。

图3 原理示意。为目标细胞定制照明。SLM 改变光束相位，物镜将所需图案投射到样品；WiChR 的作用由电生理读出验证。省略中继光路与滤光器件。

一 "调" 一 "校"—— 滨松LCOS-SLM完成空间光场的可编程调控，滨松sCMOS相机完成光斑与信号的精确标定，二者协同，支撑起单细胞分辨率的全息光遗传操控。

二、诺奖得主Deisseroth团队：从全光学操控到高速电压成像
另一位诺奖得主Karl Deisseroth教授的课题组，则把 "用光读写神经回路" 推向了新的高度。

在其2015年发表于《Nature Methods》的经典全光学研究中（Packer et al.），团队首次在活体小鼠大脑中实现了 "同时对多个神经元进行光遗传刺激、同步记录每一个神经元的钙信号活动"，这一系统同样基于滨松LCOS-SLM（X10468 系列）空间光调制器与ORCA® Flash4.0 sCMOS相机：LCOS-SLM生成任意多点全息光场，并行精准激活目标神经元；sCMOS以高帧率、低噪声捕捉微弱钙荧光动态，实时读出神经环路的信号传递。

图4 上文中提到的ORCA®-Flash4.0相机，如今已经更新到第三代，凭借卓越性能，成为广大科研用户的广泛之选。

而在Deisseroth实验室官方公开的硬件配置方案中，一套更前沿的全光学读写系统已然成型：以双光子显微镜为主体，结合空间光调制与数字微镜阵列实现光刺激，并由滨松ORCA-Fusion sCMOS相机承担1 kHz高速荧光电压成像，实时捕捉神经元膜电位变化 —— 用光 "写入"神经活动，也用光 "读出" 神经活动。

三、一器控光，一器成像：滨松如何支撑光遗传学前沿
为什么全息光遗传系统离不开LCOS-SLM？因为光遗传学需要把一束激光，变成 "只照亮指定神经元" 的任意光场。滨松 LCOS-SLM 基于硅基液晶的纯相位调制能力，对激光波前进行像素级调控，可瞬间将一束光分束为自定义的多点光刺激图案，无需机械扫描即可并行靶向数十乃至数百个细胞，同时保持衍射效率与光利用率。

图5 支持不同波长范围的空间光调制器一览

为什么高速神经成像离不开sCMOS？因为活体大脑中的钙信号与电压信号微弱、快速、动态范围极大。sCMOS兼具高帧率、大动态范围与极低读出噪声，能够以毫秒级时间分辨率捕捉每一个神经元的荧光波动，让 "被光操控的细胞" 与 "被相机读出的信号" 一一对应。

图6 为更好地满足科研需求，sCMOS相机现已迭代至ORCA®-Fusion BT sCMOS相机。详细技术规格请见上图。

从诺奖得主团队的全息光遗传研究，到全球众多神经科学实验室的经典选型，滨松LCOS-SLM系列（X10468、X13138aaa系列）与ORCA系列sCMOS相机（从Flash4.0到ORCA®-Fusion/BT）持续迭代，以优秀的相位调制线性度、高光利用率与低噪声高灵敏成像，陪伴科研工作者见证脑科学的每一次突破。

从藻类通道蛋白的发现，到用一束光点亮、读懂神经元 —— 诺奖成果是伟大的科学构想，而精密光学器件，则把构想变成可观测、可验证的活体实验。滨松，持续赋能全球神经科学、脑科学与生物光子学的前沿探索，与科研工作者一道，不断解锁大脑的未知密码。

从诺奖舞台到万千实验室，滨松光学器件的足迹远不止于此。

除上述标志性研究外，滨松LCOS-SLM空间光调制器与ORCA系列sCMOS相机还广泛见于全球各领域的前沿论文中——从神经环路解析到超分辨显微成像，从光镊操控到量子光学实验，它们以稳定可靠的性能，默默支撑着不同学科科研者的探索。

以下为部分代表性研究文献：
颠覆传统认知：石墨嵌锂并非连续过程，而是“雪崩”式阶跃——《Nature》刊发，滨松sCMOS相机记录这一瞬间
《Nature》重磅：滨松sCMOS相机助力着丝粒研究，揭示人类染色体“暗物质”的演化密码
《Nature》重磅：滨松SLM助力偏振自由度新维度，开启高维光学计算新纪元
《Light: Science & Applications》：滨松SLM助力单细胞任意轴旋转操控
《Nature Communications》重磅：滨松SLM助力全球首台量子极限原子相机问世

注：诺奖获奖工作（光门控离子通道的发现）本身早于SLM与sCMOS的普及应用；本文所述滨松设备，应用于诺奖得主Peter Hegemann与Karl Deisseroth团队的光遗传学延伸研究，是该领域从单点刺激迈向多细胞并行全光学操控的标志性技术路线。