eLife：新技术! 研究发现散射光成像可照亮大脑内密集交织的神经纤维-杭州脑海科技有限公司

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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。全面绘制所有神经连接的探索在很大程度上取决于能够解开这些纤维的成像技术，其中大多数只有约一微米的厚度。特别具有挑战性的是神经纤维密集且高度交织的区域。

2023年5月11日，代尔夫特理工大学的Miriam Menzel和斯坦福大学的Marios Georgiadis及其研究团队在eLife（IF=8.713）上发表了题为“Using light and X-ray scattering to untangle complex neuronal orientations and validate diffusion MRI”的文章，研究成功地将光和X射线散射与磁共振成像（MRI）相结合，以区分神经纤维轨迹，包括纤维高度交织的区域。

研究人员开发了散射光成像（SLI）技术来研究神经纤维的区域。SLI揭示了最详细的轨迹，同时比X射线和MRI技术更快速和更便宜。这种详细的映射对于更好地理解神经纤维在大脑内的连接方式至关重要。

比较X射线散射和光散射分析神经纤维结构

研究人员通过头发般稀薄的脑切片以不同的角度照射光线，并分析由此产生的散射模式。这个举动不是在拍摄神经元或突触的照片；只是想知道它们是如何连接的。这对于理解大脑功能和功能障碍非常重要。

小角度X射线散射（SAXS）是材料科学中研究同步加速器如何组织不同结构的一种已建立的方法，而扩散磁共振成像（dMRI）是临床上可视化三维脑神经纤维网络的重要技术。

研究结果显示，SLI数据与检查的脑片中的SAXS和dMRI数据一致，但SLI提供的分辨率比dMRI更高，而且比其他技术更易接近、更便宜、更快速。研究人员表示：“可以使用简单的LED光源和相机在几秒钟内进行SLI测量，既不需要数百万个同步加速器，也不需要MRI扫描仪。作为便携式系统，它可以轻松地在病理学实验室中设置，以协助临床研究。”

通过SLI散射测量(px = 3 μm)和SAXS (px = 100 μm)在60 μm厚的长尾猴大脑杏仁核和海马之间的冠状面上获得散射模式

研究人员解释道：“大多数成像技术难以区分包含许多交织或交错神经纤维的密集脑结构中的单个通路，SLI在这些密集区域提供了微观分辨率的纤维定向图。二维（“平面内”）纤维取向的识别精度特别高。”

该研究团队计划将SLI应用于其他类型的纤维，如肌肉和胶原纤维，并扩大可以研究的组织区域。目标是开发一个小型便携式系统，可以轻松部署在其他实验室中。从长远来看，研究人员希望在临床上应用这项技术。

通讯作者

Miriam Menzel

Marios Georgiadis

参考文献

Menzel, M., Gräßel, D., Rajkovic, I., Zeineh, M. M., & Georgiadis, M. (2023). Using light and X-ray scattering to untangle complex neuronal orientations and validate diffusion MRI.eLife, 12, e84024. https://doi.org/10.7554/eLife.84024

资讯来源

https://medicalxpress.com/news/2023-06-densely-interwoven-nerve-fibers-brain.html

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