動物腦成像研究進展

腦是人體中首要也是重要的器官,十分地復雜,想要深入地了解大腦的運轉機制也是很困難的,這也是科學家們一直以來的熱點研究方向。研究人體腦成像定要先從動物腦成像入手,而獼猴作為接近人類的靈長類動物,自然就是重要的研究對象,但這也一直是科學研究領域的難題。

根據近期研究,VISoR技術能夠對獼猴的大腦進行高精度的微米級別分辨率的三維解析。

從宏觀上來看,可以采用核磁共振的方法,但是這種方法具有一定的局限性,雖然能夠測繪活體動物的腦圖譜,但分辨率卻達不到要求。

微觀上,用電子顯微鏡來成像是常用的辦法,雖然分辨率可以達到納米級別符合要求但是在成像速度上還是有所欠缺,而且對樣品的質量要求也很高,目前只能實現線蟲、果蠅等很小的動物腦結構或脊椎動物大腦皮層的毫米級大小區域的成像。

介觀上采用的是介于兩者之間的光學成像的方法,目前幾種前沿的技術已經廣泛地應用于小鼠等動物腦成像,通常需要幾天甚至十幾天才能完成一只小鼠全腦的微米分辨率三維成像。而獼猴大腦的體積是鼠腦的200倍以上,這意味著如果采用對小鼠同樣的方法研究獼猴的腦成像需要幾年的時間。

中科大的工程師提出了利用光片照明成像的模式,在樣品勻速運動的過程中連續拍攝,能夠大大提高時間的利用率進而提高三維成像的速度。更是設計了新的“同步飛掃”VISoR技術,該技術能夠達到解析細胞形態的微米和亞微米的分辨率,并在0.5—2小時內就能完成小鼠的全腦成像,100小時內完成對獼猴的全腦樣品三維分辨率的圖像采集,兩只獼猴的大腦圖像原始數據量超過了1PB。