獼猴腦三維結構解析進入微米級
來源：科技日報
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2021-07-28 08:33:22
7月26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熒光成像VISoR技術和靈長類腦圖譜繪制流程，實現對獼猴大腦的微米級分辨率三維解析。相關成果26日發表于《自然·生物技術》。
大腦功能由其近千億個神經細胞以及細胞之間纖細而復雜的連接來實現。深入理解大腦的運轉機制，需要給大腦繪制一幅三維高清地圖。目前，國際通用成像技術對小鼠進行微米分辨率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高速三維熒光成像技術。該技術作為當前世界最快的大尺度三維組織成像方法，可對各種模型動物大腦進行高通量、高精度的定量解析，并可擴展至其他組織器官。
對獼猴腦進行高分辨全腦成像還面臨溝回結構復雜、組織透明度差等多方面的困難。該團隊采取先對離體大腦進行包埋切片的方式，使得溶液滲透效率僅依賴于切片厚度，而不受其大小的影響，并且發展了高折射率的組織透明化方法，讓腦片的灰質與白質不同部分、不同深度達到均勻透明。然后，通過改進的高速三維熒光成像系統，在100小時內完成對獼猴全腦樣品1×1×2.5微米三維分辨率的圖像采集，兩只獼猴大腦圖像原始數據量超過1PB。
業內專家認為，獼猴為理解人類大腦健康和疾病提供了最佳模型系統，在其整腦水平繪制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。
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