脑科学是21世纪最具挑战性的重大科学问题，其意义在于促进人类理解认知、思维、意识和语言机理，帮助诊断和治疗脑疾病，被视为未来新的经济增长点和引领新科技革命的潜在引擎。开展脑科学研究离不开先进的脑功能成像与检测技术，其中血氧水平依赖性功能磁共振成像（BOLD fMRI）被作为非侵入式脑功能成像的主流技术在科研和临床上得到大量应用。然而，其造价高昂、占地庞大、缺乏分子特异性、对铁磁性植入假体不兼容，以及需将受试者置于高噪音密闭空间等问题限制了其广泛应用。近年来，光声成像作为一种新型复合型成像技术，因其兼具光学成像的分子特异性以及超声成像的深度和分辨率等特点，在血管造影、肿瘤诊断，以及动物神经成像等方面得到迅速发展。同时，光声计算断层成像（PACT）可通过测量脱氧血红蛋白（HbR）和氧合血红蛋白（HbO2）浓度来量化血氧饱和度，进而提供了一种安全高效、成本低廉的功能性成像方法。然而早期的PACT系统受成像速度、灵敏度、视场范围和穿透深度等因素限制，其在临床脑成像领域的应用尚处空白。