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新大脑成像技术快速生成超高分辨率三维图像

  • 发布时间:2021-01-09

  新大脑成像技术快速生成超高分辨率三维图像

  有望解决多领域难题

  科技日报华盛顿1月19日电 (记者刘海英)美国研究人员开发出一种新的大脑成像技术,能够以更高的分辨率快速对大脑三维成像,比其他方法更快地揭示整个大脑神经元的连接状况。

  该研究由麻省理工学院、加州大学伯克利分校、霍华德休斯医学研究所和哈佛医学院研究人员合作完成。他们在17日的《科学》杂志上发表论文,对新技术进行了全面介绍。论文指出,新技术的关键之处是将扩展显微镜技术与格栏光片显微镜技术相结合。扩展显微镜技术通过让观察的组织体积膨胀,能够显著提高成像分辨率,其与格栏光片显微镜这一快速三维显微镜技术结合,则会更快地生成观察组织的超高分辨率三维图像。

  为验证新成像技术的功能,研究人员进行了一系列实验。他们在短短几天内完成了数百万个小鼠神经细胞间的突触分析工作,这一工作若使用电子显微镜,需要数年才能完成。他们还对神经细胞的微小细胞器进行成像,发现了线粒体和溶酶体,并测量了这些细胞器形状的变化。此外,他们还研究了不同神经细胞中轴突髓鞘形成的模式,并对果蝇大脑中的嗅觉回路进行了追踪。这些研究表明,新成像技术功能强大,具有其他成像技术无法比拟的优势。

  研究人员表示,新的成像技术可定位单个神经细胞,跟踪神经细胞之间的连接,并可视化神经细胞内的细胞器,这些对于深入研究大脑具有重要意义。他们设想,未来将这一技术用于研究一些依靠传统技术无法解决的问题,如追踪控制记忆形成和回忆的电路、研究感官输入如何导致特定行为、分析情绪如何与决策结合,等等。此外,研究人员还指出,新技术也可以用于神经科学以外的研究,如艾滋病病毒如何逃避免疫系统、癌细胞如何与周围细胞相互作用等问题。

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