新大腦成像技術快速生成超高分辨率三維圖像 揭示整個大腦神經元的連接狀況

美國研究人員開發出一種新的大腦成像技術，能夠以更高的分辨率快速對大腦三維成像，比其他方法更快地揭示整個大腦神經元的連接狀況。

該研究由麻省理工學院、加州大學伯克利分校、霍華德休斯醫學研究所和哈佛醫學院研究人員合作完成。他們在17日的《科學》雜志上發表論文，對新技術進行了全面介紹。論文指出，新技術的關鍵之處是將擴展顯微鏡技術與格欄光片顯微鏡技術相結合。擴展顯微鏡技術通過讓觀察的組織體積膨脹，能夠顯著提高成像分辨率，其與格欄光片顯微鏡這一快速三維顯微鏡技術結合，則會更快地生成觀察組織的超高分辨率三維圖像。

為驗證新成像技術的功能，研究人員進行了一系列實驗。他們在短短幾天內完成了數百萬個小鼠神經細胞間的突觸分析工作，這一工作若使用電子顯微鏡，需要數年才能完成。他們還對神經細胞的微小細胞器進行成像，發現了線粒體和溶酶體，并測量了這些細胞器形狀的變化。此外，他們還研究了不同神經細胞中軸突髓鞘形成的模式，并對果蠅大腦中的嗅覺回路進行了追蹤。這些研究表明，新成像技術功能強大，具有其他成像技術無法比擬的優勢。

研究人員表示，新的成像技術可定位單個神經細胞，跟蹤神經細胞之間的連接，并可視化神經細胞內的細胞器，這些對于深入研究大腦具有重要意義。他們設想，未來將這一技術用于研究一些依靠傳統技術無法解決的問題，如追蹤控制記憶形成和回憶的電路、研究感官輸入如何導致特定行為、分析情緒如何與決策結合，等等。此外，研究人員還指出，新技術也可以用于神經科學以外的研究，如艾滋病病毒如何逃避免疫系統、癌細胞如何與周圍細胞相互作用等問題。