中外學者合作對獼猴大腦實現“微米級”解析

2021年07月27日13:30

原標題:中外學者合作對獼猴大腦實現“微米級”解析

中新網合肥7月27日電 (記者 吳蘭)記者27日從中國科學技術大學獲悉,該校畢國強教授、劉北明教授與國內外學者合作,通過自主研發的高通量三維螢光成像VISoR技術和靈長類腦圖譜繪製流程,實現對獼猴大腦的微米級解像度三維解析。

  相關成果北京時間7月26日23時發表於《自然·生物技術》。

  腦圖譜解析是神經科學研究的前沿領域。大腦功能由其近千億個神經細胞以及細胞之間纖細而複雜的連接來實現。深入理解大腦的運轉機製,需要給大腦繪製一幅三維高清地圖。目前,國際通用成像技術對小鼠進行微米解像度全腦成像通常需要數天,獼猴腦體積為鼠腦的200倍以上,在較短時間內完成全腦成像是一項極大挑戰。

  為應對這一挑戰,該團隊經過數年攻關,研發了VISoR高速三維螢光成像技術。該技術作為當前世界最快的大尺度三維組織成像方法,在大規模藥物篩選、快速病理診斷以及更大型生物樣品成像等領域有著廣闊應用前景。

  據介紹,這項技術產生的超大規模數據與人工智能技術結合,將有望幫助理解人類大腦和身體器官的精細結構及其在疾病中的變化規律,加速醫療診斷和藥物研發。

  除了成像通量的挑戰,對獼猴腦進行高分辨全腦成像還面臨溝回結構複雜、組織透明度差等多方面的困難。該團隊採取先對離體大腦進行包埋切片的方式,並通過改進的高速三維螢光成像系統,在100小時內完成對獼猴全腦樣品1×1×2.5微米三維解像度的圖像採集,兩隻獼猴大腦圖像原始數據量超過1 PB。

  此外,該團隊還開發了自動三維圖像拚接技術和漸進式半自動追蹤技術,實現了獼猴大腦的三維圖像重建和神經元軸突纖維的長距離追蹤。

  美國科學院院士、華盛頓大學教授大衛·馮·埃森認為,獼猴為理解人類大腦健康和疾病提供了最佳模型系統,在其整腦水平繪製神經元長距離連接是一個驚人的技術進步,對理解大腦形態發生和連接方式具有深遠的意義。

關注我們Facebook專頁
    相關新聞
      更多瀏覽