动物脑成像研究进展

脑是人体中首要也是重要的器官,十分地复杂,想要深入地了解大脑的运转机制也是很困难的,这也是科学家们一直以来的热点研究方向。研究人体脑成像定要先从动物脑成像入手,而猕猴作为接近人类的灵长类动物,自然就是重要的研究对象,但这也一直是科学研究领域的难题。

根据近期研究,VISoR技术能够对猕猴的大脑进行高精度的微米级别分辨率的三维解析。

从宏观上来看,可以采用核磁共振的方法,但是这种方法具有一定的局限性,虽然能够测绘活体动物的脑图谱,但分辨率却达不到要求。

微观上,用电子显微镜来成像是常用的办法,虽然分辨率可以达到纳米级别符合要求但是在成像速度上还是有所欠缺,而且对样品的质量要求也很高,目前只能实现线虫、果蝇等很小的动物脑结构或脊椎动物大脑皮层的毫米级大小区域的成像。

介观上采用的是介于两者之间的光学成像的方法,目前几种前沿的技术已经广泛地应用于小鼠等动物脑成像,通常需要几天甚至十几天才能完成一只小鼠全脑的微米分辨率三维成像。而猕猴大脑的体积是鼠脑的200倍以上,这意味着如果采用对小鼠同样的方法研究猕猴的脑成像需要几年的时间。

中科大的工程师提出了利用光片照明成像的模式,在样品匀速运动的过程中连续拍摄,能够大大提高时间的利用率进而提高三维成像的速度。更是设计了新的“同步飞扫”VISoR技术,该技术能够达到解析细胞形态的微米和亚微米的分辨率,并在0.5—2小时内就能完成小鼠的全脑成像,100小时内完成对猕猴的全脑样品三维分辨率的图像采集,两只猕猴的大脑图像原始数据量超过了1PB。