人类大脑的神经回路是一个极其复杂而巨大的网络，包含数百亿个神经细胞，这些细胞又通过数十万亿计的连接点（神经突触）交织在一起，构成了我们思维、记忆和感情的基础。随着科技的发展，脑神经网络结构的神秘面纱正逐渐被揭开。在这个过程中，各类成像方法是必不可少的手段。利用磁共振成像（MRI）、正电子发射断层扫描（PET）等技术，可以在宏观分辨率（亚毫米）下看到大脑内部各个脑区间的连通特征。
层出不穷的各种以荧光成像为主要手段的光学显微技术，让科学家们能够观察到介观分辨率（亚微米）下单个神经细胞的投射模式与神经活动。而最近十年间发展起来的连续断层扫描电子显微镜（sSEM），使得在微观分辨率（纳米级）下获取包含着神经突触连接细节的三维神经联接图谱成为可能。
为了解决这个极具挑战性的问题，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所张若冰课题组提出一种创新性的光学成像方法，光学多层干涉断层成像（Optical Multilayer Interference Tomography, OMLIT），能够在介观分辨率下获取脑组织中所有细胞的光学图像，同时能与连续断层扫描电镜（sSEM）无缝衔接，进一步对样本局部区域进行更精细的微观分辨率成像，从而融合光、电显微成像技术的优势，做到“既见森林，也见树木，可见树叶”。
研究团队设计、构造、并仔细测试了一系列多薄层结构，包括不同基底材料、镀层材料、镀层厚度、超薄脑组织样品厚度等条件，寻找到了使成像结果最为优化的几种多薄层结构模式。在这些条件下，均能够清晰地拍摄出小鼠大脑皮层组织样品中的所有细胞，识别出神经细胞和胶质细胞的形态以及空间分布，并重建出轴突、树突、毛细血管等形成的复杂交织网络结构。
研究人员建立了一个光波在不同薄层介质间多次反射和干涉，形成超薄切片样品中所有细胞高对比度图像的理论模型，很好地解释并模拟了这一成像现象。
OMLIT使快速重建介观分辨率下所有神经细胞的形态、分布和投射图谱成为可能，并且可以无缝衔接连续断层扫描电子显微成像（sSEM），实现在同一动物脑组织样本上进行全细胞光学成像和电镜成像。
通过对OMLIT图像中局部区域的样品进行纳米级分辨率sSEM成像，研究人员验证了两种不同模态成像技术之间的兼容性，以及所重建的三维结构之间的可融合与互补性。该研究首次在同一个脑组织样本中，实现所有细胞的介观分辨率光学成像与微观分辨率电镜成像。