科技生活| 6400萬倍MRI效果 史上最高清腦圖像

在美國化學家帕爾-拉特伯（Pal Laterbur）詳細介紹了第一個核磁共振成像(MRI)之後的50年，科學家們用有史以來最清晰的小鼠大腦掃描來紀念這一歷史性的醫學大事件。

經過近40年的努力，來自杜克大學活體顯微鏡中心的研究人員與田納西大學健康科學中心、賓夕法尼亞大學、匹茲堡大學和印第安納大學的科學家一起，製作了比現有技術更清晰6400萬倍的核磁共振成像視覺效果。

這種核磁共振成像能夠捕捉到如此詳細的圖像，每個體素(一個像素的三維版本)的尺寸僅為5微米，或千分之五毫米。這意味著，雖然目前的核磁共振技術已經足夠先進，可以發現腦瘤，例如，這種清晰的圖片可以更進一步，顯示組織和更詳細的連接。

核磁共振成像能夠捕捉到整個小鼠大腦中電路數據的圖像。研究人員認為，這種水平的詳細成像將使人們能夠更好地了解大腦如何隨著年齡、飲食和神經退行性疾病(如阿爾茨海默氏症)而變化。

主要作者、杜克大學放射學、物理學和生物醫學工程教授G.Allan Johnson說：「這是一個真正能夠發揮作用的東西。我們可以開始以一種完全不同的方式來看待神經退行性疾病。」

作為活體顯微鏡中心近40年工作的結晶，這種核磁共振成像的解像度是通過一些令人印象深刻的技術才得以實現。該團隊使用了一個強大的9.4特斯拉磁鐵(臨床核磁共振一般有1.5-3特斯拉磁鐵)，一組比標準掃描強100倍的梯度線圈，以及一台相當於800台筆記本電腦的超級電腦，所有這些都是為了捕捉單個小鼠大腦。

更重要的是，在核磁共振成像的視覺效果完成後，研究人員用光片顯微鏡掃描了腦組織。這使科學家們能夠標記特定的細胞組，使他們能夠觀察到神經退行性疾病如何隨著時間的推移而發展。

通過使用不同年齡和基因構成的小鼠，科學家們能夠看到動物的全腦連接性是如何隨時間變化的，以及某些區域，如與記憶有關的丘下區，是如何比其他區域明顯變化的。這些圖像還能夠捕捉到阿爾茨海默氏症是如何破壞神經網絡的。

這項研究為進一步的技術發展鋪平了道路，以捕捉人類大腦的如此細節，這將使人們更加了解組織如何隨著年齡的增長而變化，以及哪些干預措施可能有助於避免退化。

圖片：Duke Center for In Vivo Microscopy

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