有史以来最清晰的小鼠大脑MRI图像

超强大的MRI与光片显微镜相结合，使研究人员能够创建小鼠整个大脑的高清晰度接线图。学分：杜克体内显微镜中心
MRI简化了X射线难以检测到的柔软水样组织的可视化。即使MRI提供了良好的分辨率来发现脑肿瘤，它仍然需要更清晰地可视化大脑内的微观细节，以揭示其组织。
研究人员接受了挑战并提高了MRI的分辨率，在杜克大学体内显微镜中心与田纳西大学健康科学中心，宾夕法尼亚大学，匹兹堡大学和印第安纳大学的同事领导的长达数十年的技术壮举中，获得了有史以来最清晰的小鼠大脑图像。
科学家们为人类创造了比标准临床MRI更清晰的小鼠大脑图像，以纪念第一台MRI诞生50周年。这在科学上相当于从8位像素化图像到Chuck Close绘画的超现实细节。
新图像的体素，或者你可以称之为立方像素，只有5微米的大小。与临床MRI体素相比，它小6400万倍。
研究人员主要将磁铁集中在老鼠身上。改进的MRI提供了一种以破纪录的分辨率可视化整个大脑连接的重要新方法。这些来自小鼠成像的新见解可以为更好地了解人类状况铺平道路，例如大脑如何随着年龄，饮食甚至阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病而变化。
G. Allan Johnson博士是这篇新论文的主要作者，也是杜克大学Charles E. Putman大学放射学，物理学和生物医学工程杰出教授，他说：“这确实是有利的。我们可以开始以完全不同的方式看待神经退行性疾病。
一些基本组件包括一个强大的磁铁（大多数临床核磁共振成像使用1.5到3特斯拉的磁铁；研究人员使用9.4特斯拉的磁铁），一组独特的梯度线圈，其功率是临床核磁共振的100倍，有助于创建大脑图像，以及一台高性能计算机，大致相当于近800台笔记本电脑同时工作，为一个大脑成像。
在“扫描出日光”后，约翰逊和他的团队将组织送去用另一种称为光片显微镜的方法进行扫描。他们可以用这种补充方法标记特定的脑细胞群，例如产生多巴胺的细胞，以跟踪帕金森病的进展。
然后，该团队将原始的MRI扫描与光片图像叠加，该扫描在解剖学上更加精确，并提供了整个大脑中细胞和电路的生动视图，这些图像提供了高度准确的脑细胞外观。
研究人员现在可以以以前从未想象过的方式研究大脑最微小的奥秘，这要归功于这种统一的全脑数据成像。
多亏了这些全脑数据图像，研究人员现在可以以前所未有的方式窥探大脑的微观奥秘。
一组MRI图像显示了随着小鼠年龄的增长，整个大脑的连接性如何变化，以及特定区域（如涉及记忆的下层）如何比小鼠大脑的其他部分变化更大。
另一组图像展示了彩虹色的大脑连接线轴，突出了阿尔茨海默病小鼠模型中神经网络的显着恶化。
希望通过使MRI成为更高倍的显微镜，约翰逊和其他人可以更好地了解人类疾病的小鼠模型，如亨廷顿病，阿尔茨海默氏症等。这应该导致更好地了解类似事物如何在人们身上发挥作用或出错。
约翰逊说：“美国国家老龄化研究所支持的研究发现，适度的饮食和药物干预可能导致动物寿命延长25%。那么，问题是，在这段延长的寿命中，他们的大脑是否仍然完好无损？他们还能做填字游戏吗？即使他们多活了 25%，他们也能做数独吗？我们现在有能力审视它。当我们这样做时，我们可以将其直接转化为人类的状况。
期刊参考文献：
G.艾伦·约翰逊，蒂亚玉琪，大卫·阿什鲁克。合并了整个小鼠大脑的磁共振和光片显微镜。美国国家科学院院士。DOI： 10.1073/pnas.2218617120