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MIT刚刚产生了三项突破性的创新,以3D细节显示全脑半球

长久以来,探索人类大脑深处的奥秘一直是神经科学界的一大挑战。但最近,《科学》杂志刊载的一篇研究报告揭示了麻省理工学院科研团队的一项革命性突破:他们开发出一种创新技术平台,实现了对大脑的亚细胞级三维成像,这在神经科学领域堪称里程碑。该技术不仅成功应用于两位捐赠者(一位患有阿尔茨海默病,另一位健康)的大脑半球,而且在成像分辨率与处理速度上取得了质的飞跃,为揭示大脑的秘密打开了新的窗口。

麻省理工学院创新的不是一项技术,而是三项技术

这项技术的核心价值在于,它能够在极高的亚细胞分辨率下,同时展现大脑组织中的蛋白质分布、细胞形态、神经纤维投射以及突触布局,且保持了细胞结构的完整性。这一成就得益于平台集成的三大关键技术环节:首先是MEGAtome振动式切片机,它能在不破坏细胞间联系的前提下完成超精细切割;其次是mELAST组织凝胶技术,将组织转变为可膨胀的水凝胶形态,便于多尺度、高效率的成像;最后是UNSLICE计算流程,负责将前两步处理的三维轴突网络信息重新构建起来。

此平台的先进之处在于,它能够一次性对整个大脑半球进行完整成像,细致到单个突触的水平,大大简化了研究流程。以往,科学家需要从多个大脑样本中收集数据再整合分析,而今,这一技术使得在单一大脑样本中就能进行综合研究。此外,成像时间从过去的数月缩短至仅需100小时,加速了研究进程,提高了科研效率。

更令人兴奋的是,这项技术的应用范围不仅限于大脑,同样适用于人体其他组织,这无疑将深化我们对人体生理机能和疾病机制的认知。

现有的神经成像技术,比如功能性磁共振成像,因分辨率限制,难以揭示脑细胞的微观构造和分子细节。而新平台提供的“三合一”技术方案,则有望在不远的将来绘制出全脑区域的神经元全景、展现每个细胞的独特属性、描绘复杂的“细胞生态系统”,乃至揭示细胞间微小结构的互动网络,为脑科学带来一场信息丰富的视觉盛宴。

这项技术的问世标志着我们向揭秘大脑复杂运作机制迈进了一大步,为神经退行性疾病如阿尔茨海默病的研究开辟了新路径,并为未来的人类健康和医学发展奠定了坚实的基础。

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