罗清铭的性格成就

生物医学光子学(BMP)是一门新兴的交叉学科,利用光子学原理和技术为医学和生物学问题提供解决方案。罗庆明主要从事生物医学光子学新技术、新方法的研究。主要贡献包括两个方面:

1.组织光学与光学分子成像研究

罗庆明从1989开始研究激光与生物组织相互作用的理论和医学应用,模拟了光子在不同生物组织中的传输规律。为了实现精确模拟,研究了高分辨率数字人体三维结构数据集。经过长期的探索,提出了用三维数字矩阵分割和描述不规则生物组织的思想,以实现高分辨率的定量模拟光传输。

在国家自然科学基金重点项目“临床医学中的热物理问题”的资助下,对激光治疗过程中凝固组织的热响应和损伤机理进行了探索。在863项目的支持下,设计并实现了小动物整体荧光光学成像装置和小动物双模式荧光层析成像系统。

构建了基因编码的光学分子功能探针和可用于哺乳动物活细胞的远红外双分子荧光互补体系。提出并实现了时间和空间色散同时补偿的飞秒激光声光扫描,建立了快速随机扫描双光子显微成像装置,已被同行使用。

光学成像可以获取生物系统从分子、细胞到组织器官不同层次的测量数据,运用系统生物学思想从测量数据中挖掘信息,进而建立模型,形成知识。罗庆明带领研究团队,经过多年探索,利用流量平衡分析方法,建立了模拟代谢网络行为的软件平台,整合了分子、细胞、组织三个层面不同层次的功能信息。发现心肌细胞在能量代谢受到缺血干扰时,并没有遵循常规的“能量效率原则”,而是尽可能保持“最小代谢调节”状态,成功解释了相关临床结果。研究成果发表在《分子系统生物学》等杂志上。

相关研究成果《组织光学成像理论若干关键问题的研究》获湖北省二等奖《高分辨率数字化人体三维结构数据集的构建与可视化》获湖北省科技进步一等奖《用于药物筛选和药效评价的光学分子成像动态监测理论与方法研究》获湖北省自然科学一等奖、 “飞秒激光快速随机扫描双光子显微成像装置”获教育部技术发明一等奖,“具有生物功能的飞秒激光光学成像机理研究”

二是研究脑功能和结构光学成像的新技术和新方法

罗庆明访美期间(1995.6-1997.2),提出并实现了基于多通道探测的近红外脑功能成像方法,在美国获得专利。在此基础上,进一步获得了人体运动皮层活动的近红外光学映射图像,并在合作成果发表后用功能磁共振成像(fMRI)实现,被Science报道。

罗庆明(1997)2月回国后创办研究组,开辟了以下三个脑研究新方向:

1.提出了一种时间对比度分析方法,将激光散斑血流成像的空间分辨率提高了5倍,信噪比提高了2倍,在保持大鼠脑颅完整的情况下,获得了脑血流分布和血管结构的信息,获得了高分辨率的生物体内微循环血流图像。研究成果发表在Optics Letters,Optics Express,Journal of Biomedical Optics,Applied Optics等。相关专利成果正在临床试用。“大脑皮层功能性高分辨率光学成像理论与方法研究”获湖北省自然科学一等奖。

2.经过十余年的探索,我们带领课题组掌握了神经网络的体外长期培养和多通道海量信号采集处理方法,获得了多组完整的神经发育活动模式数据。研究发现,真实神经网络的自组织临界性可以引导网络自发进入一个连续过渡的瞬态调节模式,这可能被用来预测神经系统的发展趋势,为揭示神经发育的内在机制提供了一个新的视角。研究结果发表在科学报告上。

3.自2002年以来,他带领研究小组探索全脑结构高分辨率光学成像的新技术和新方法。建立了完整的大鼠大脑亚微米三维结构图,论文发表在2010年2月的Science上。解决了高分辨率快速切割光学成像、厘米级完整大鼠大脑光学标记、高分辨率三维数据集构建等一系列关键问题。提出了用反射成像替代传统透射成像的方案,克服了高分辨率快速超薄切割成像中长期存在的“颤振”技术难题,开发了具有自主知识产权的系统。《科学》分发的评论指出,“来自中国的研究团队全力创建了迄今为止最详细的小鼠全脑神经元三维连接图……提供的数据和新的脑图谱自动获取仪器将为未来的研究提供重要基础……这个新的脑图谱项目与最近其他单位的工作类似,但没有达到中国研究成果的精细水平”。罗庆明教授带领的研究团队在学校独立完成论文,没有任何合作单位。《科学快报》和《自然中国》相继报道了“集锦”。该成果入选“2011年度中国十大科学进展”。