照亮大脑内部密集交织的神经纤维|世界时讯

互联网 2023-06-07 18:37:52

(资料图片仅供参考)

大脑中的不同区域通过数十亿条神经纤维相互连接。这些连接对于正常的大脑功能至关重要。对所有神经连接的综合图的探索关键取决于可以解开这些纤维的成像技术，其中大部分只有大约一微米薄。特别具有挑战性的是神经纤维密集且高度交织的区域。代尔夫特理工大学成像物理系助理教授 Miriam Menzel 开发了 SLI 技术来研究此类光纤星座：“我们以不同角度照射光线，穿过发丝般薄的脑切片，并分析由此产生的散射模式。我们不是在拍摄神经元或突触的照片;我们想知道它们是如何连线的。这对于了解大脑功能和功能障碍很重要。”

更方便、更便宜、更快捷

小角度 X 射线散射 (SAXS) 是材料科学中的一种既定方法，用于研究同步加速器如何组织不同的结构，而扩散磁共振成像 (dMRI) 是临床中可视化三维神经的一项重要技术大脑的纤维网络。“我们现在已经证明，在检查的脑切片中，SLI 数据与来自 SAXS 和 dMRI 的数据一致，但 SLI 提供比 dMRI 更高的分辨率，并且比其他技术更容易获得、更便宜和更快。这是一个重要的里程碑，”Menzel 说。“我们可以在几秒钟内使用简单的 LED 光源和相机执行 SLI 测量，既不需要数百万的同步加速器，也不需要 MRI 扫描仪。作为便携式系统，它可以很容易地安装在病理实验室中以协助临床研究。”

显微分辨率

Menzel 过去几年一直在研究 SLI 技术，先是在于利希，现在在代尔夫特。她还在斯坦福实施了它，在那里她的研究人员对同样使用 SLI 成像的大脑样本进行了 SAXS 和 dMRI 测量。“大多数成像技术都难以辨别包含许多缠绕或交织神经纤维的密集大脑结构中的各个通路，”Menzel 解释道。“SLI 在这些密集区域提供了具有微观分辨率的纤维取向图。” 尤其是二维(“平面内”)纤维方向被高精度地识别出来。

下一步

“在代尔夫特工作带来了令人兴奋的机会，可以进一步开发这项技术并致力于新的应用，”Menzel 说。该团队还计划将 SLI 应用于其他类型的纤维，例如肌肉和胶原纤维，并扩大可以研究的组织区域。目的是开发一个可以轻松部署在其他实验室的小型便携式系统。“从长远来看，我们希望该技术也能应用于临床。”

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