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細節一清二楚!MIT 新技術三連發可重現超高解析 3D 人腦圖
在神經科學領域,複雜的人腦結構一直被研究者們視為巨大挑戰。人腦擁有超過 850 億個神經元,平均每個神經元與其他神經元有 10,000 個連接,這讓要完整畫出人腦的映射圖似乎是一個難達到的目標。然而,麻省理工學院(MIT)的一個研究團隊最近發表的研究成果,可能將夢想變為現實。
該團隊創造了三項突破性創新技術,成功地掃描了兩個捐贈大腦的完整半球,其中一個患有阿茲海默症。這些技術組成了一個「技術流水線」,這是一系列相互銜接的數據處理元素。根據該研究的主要作者兼通訊作者 Kwanghun Chung 的說法,這些技術「有潛力」全面映射人類大腦。
在此之前,由於大腦組織的厚度,要實現次細胞解析度的大腦成像,必須先將大腦切片,在技術上極具挑戰性。然而,MIT 不僅創新了一項技術,而是三項。
首先他們打造了 Megatome,這是一種能夠切割完整的人腦半球而不損害組織的裝置。在此之前,切割一個腦半球需要數月的時間,但經過改進這種振動刀片切割機的設計,使得在過程中不會損失任何解剖資訊。
切片技術突破後,下一步開發了「mELAST」,這種化學技術,可以使「每一片切片都清晰、靈活、耐用、可擴展,並且能夠快速、均勻且反覆地標記。」
通過提升切割機「Megatome」的效率,他們能取得更厚的「大腦塊」。但如果沒有 mELAST,是不可能達成這項成就的。mELAST 是一種水凝膠,使大腦樣本變得清晰且不易損壞,同時也允許他們鎖定感興趣的區域。
最後用 UNSLICE 系統重新統一這些切片,以重建每個半球的完整立體結構,直至個別血管和神經軸突精確對齊。這項技術的開發。
這套技術不僅為神經科學家提供了一個觀察腦半球全局的新視角,而且還能深入到次細胞層面進行腦部映射。這對於理解腦部病理學,特別是在阿茲海默症的研究開啟了新的大門,提供了前所未有的細節。
資料來源:Interesting Engineering、EurekAlert
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本文初稿由 INSIDE 使用 AI 編撰。
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