新的大脑扫描仪产生的最详细的图像捕获

磁共振成像(MRI)是我们如何想象柔软,水汪汪的组织很难与x射线图像。虽然核磁共振提供足够好的解决现货脑瘤,它需要很多尖锐的可视化微观细节在大脑中揭示其组织。

在长达数十年的技术绝技体内铅杜克中心的显微镜与同事田纳西州大学健康科学中心,宾夕法尼亚大学,匹兹堡大学和印第安纳大学,研究人员开始挑战和提高核磁共振成像的分辨率导致大脑有史以来最大图像捕获鼠标。

举办了50th周年的第一个核磁共振,研究人员产生急剧的老鼠的大脑扫描保鲜储藏格比典型的临床MRI对于人类来说,科学相当于从像素8位图像的超逼真细节查克·克洛斯绘画。

一个单一的体素的新图像,把它看作一个立方像素——措施只是5微米。这是小于临床磁共振成像体素6400万倍。

虽然研究人员聚焦磁铁在老鼠身上而不是人类,精制磁共振成像提供了一个重要的新方法来可视化的整个大脑连接破纪录的决议。研究人员称新见解从鼠标成像将导致更好的理解人类条件,如大脑如何随着年龄的变化,饮食,甚至与神经退行性疾病如阿尔茨海默氏症。

“这是真正的支持。我们可以开始观察神经退行性疾病在一个完全不同的方式,”g·艾伦·约翰逊博士说,新论文的作者和查尔斯·e·Putman大学特聘教授的放射学,物理和杜克大学生物医学工程。

超级强大的核磁共振成像与纸张显微镜合并允许研究人员创建一个高清接线图的整个大脑的老鼠。来源:活体显微镜杜克中心

约翰逊的兴奋很长一段时间内都得不到。团队的新工作,4月17日美国国家科学院院刊》上,是经过近40年的研究杜克中心体内显微镜。

四十年,约翰逊,他的工程研究生和许多合作者杜克和远处精制许多元素,当所有组合,使革命磁共振成像分辨率成为可能。

的一些关键因素包括一个非常强大的磁铁(大多数临床核磁共振成像依靠一个1.5到3特斯拉磁铁;约翰逊的团队使用了一个9.4特斯拉磁铁),一组特殊的梯度线圈100倍的临床磁共振成像和帮助大脑产生形象,和一个高性能计算机相当于近800台笔记本电脑起动图像一个大脑。

在约翰逊和他的团队“扫描间隙,“他们罚下组织使用不同的技术成像光显微镜。这种互补技术给他们的能力标签细胞在大脑的特定群体,如dopamine-issuing细胞观察帕金森病的进展。

团队然后地图光片图片,提供高度精确观察脑细胞,到原核磁共振扫描,更在解剖学上准确和提供了一个生动的细胞和电路在整个大脑。

这个联合全脑图像数据,研究人员现在可以窥视的微观神秘大脑以前所未有的方式。

一组核磁共振图像显示brain-wide连通性变化小鼠年龄,以及如何具体的地区,像memory-involved菌丝层,改变比其他老鼠的大脑。

另一组图片展示了彩大脑连接的线轴,突出显著恶化的神经网络的阿尔茨海默病小鼠模型。

希望通过核磁共振成像的高功率显微镜,约翰逊和其他人可以更好地理解人类疾病的小鼠模型,如亨廷顿氏舞蹈症、阿尔茨海默氏症等。这应该导致更好的理解如何类似的事情函数或出错。

国家衰老研究所支持的“研究发现,适度饮食和药物干预可能导致动物生活长25%,”约翰逊说。“那么,问题是,他们的大脑还完好无损在这延长寿命吗?他们仍然可以做填字游戏?他们能做数独,即使他们住长25%吗?现在我们有能力去看它。当我们这样做,我们可以直接转化为人类的处境。”

参考约翰逊:GA,田Y, Ashbrook DG, et al .合并磁共振和轻型纸显微镜的老鼠的大脑。美国国家科学院院刊》上。2023;120 (17):e2218617120。doi:10.1073 / pnas.2218617120

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