在做腦科學研究時，看見神經細胞往往是通往大腦的鑰匙，但其實不是想看到就能看到的，因為一顆神經細胞的大小，只有十分之一到百分之一的頭髮粗，所以能夠觀測微小結構的儀器例如顯微鏡，在腦科學研究時佔了非常重要的一席之地。一百多年前的神經科學家卡哈就已經利用了解剖顯微鏡搭配手繪稿，跟我們說明了大腦中藏著各種不同型態的神經元，而他們的功能也在今天一一的被解開。

顯微鏡的種類繁多，但目的都是為了觀察微小的結構，而因為螢光蛋白的發現，以及基因轉殖技術的發明，讓科學家能夠任意的標定特定想看到的特定種類的神經細胞，使得得能夠利用雷射激發螢光分子，進而擷取螢光影像的光學顯微鏡漸漸的變成主流。

另一個解析度遠高於光學顯微鏡的工具是電子顯微鏡。然而，電子顯微鏡雖可以看到奈米等級的的畫面，但由於一次只能看樣品中很小的範圍，並且仰賴金屬染色，研究人員不一定可以明確看到自己想觀測的區域；但若是回歸使用光學顯微鏡，即便是多彩色的，解析度卻不足。人類的大腦有上千億顆神經細胞，若要觀測其中特定細胞的型態，其困難程度就像是將大腦比喻為亞馬遜森林，我們該如何鎖定其中一顆小草呢？

於是學者找到不同方向完成研究，一種是在光學顯微鏡上做解析度的突破，使得光學顯微鏡能取得奈米等級的影像，這樣的技術也讓三位科學家在2014年獲得諾貝爾獎的殊榮。而另一個完全不一樣的突破性發明，則在2015年誕生：擴展顯微鏡（Expansion microscopy）。擴展顯微鏡的想法來源非常的有趣，是來自於小嬰兒都需要的紙尿褲。尿褲中的高分子在吸水之後會膨脹開來並且定型，這讓麻省理工學院的Ed Bodyden教授團隊發想出，若是把大腦本身也照這樣放大，不就能輕易地拿到超解析的圖像了？這個技術一開始還令神經科學家都無法相信他的可靠度，畢竟一台超解析顯微鏡動輒千萬，很難想像只要一個簡單的化學技術就可以完全取代原本的發明。然而好的技術就禁得起時間的考驗，在2021年的今天，全世界已經有數百到數千個實驗室利用這樣的方法，看到過去無法在光學顯微鏡下觀察到的結構，甚至能夠結合結構性的定序技術，了解細胞轉錄或轉譯的調節機制。

這樣的腦科學研究技術發展脈絡也讓我們很清楚的了解，腦科學研究絕對不是一條單純的道路，生物、化學、電機、資工、物理等等的領域，都可能是在腦科學研究上造就重大貢獻的背景，以理解大腦為目標，不再有科別之分，是目前要踏入腦科學研究要做好的心理準備，也因為這樣，理解大腦的大門，隨時都為所有人而敞開！