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獼猴腦三維結(jié)構(gòu)解析進入微米級

來源：科技日報 ? 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(nèi)外學者合作，通過自主研發(fā)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(xiàn)對獼猴大腦的微米級分辨率三維解析。相關成果26日發(fā)表于《自然·生物技術》。

大腦功能由其近千億個神經(jīng)細胞以及細胞之間纖細而復雜的連接來實現(xiàn)。深入理解大腦的運轉(zhuǎn)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(shù)天，獼猴腦體積為鼠腦的200倍以上，在較短時間內(nèi)完成全腦成像是一項極大挑戰(zhàn)。

為應對這一挑戰(zhàn)，該團隊經(jīng)過數(shù)年攻關，研發(fā)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(jié)構(gòu)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(fā)展了高折射率的組織透明化方法，讓腦片的灰質(zhì)與白質(zhì)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(tǒng)，在100小時內(nèi)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(shù)據(jù)量超過1PB。

業(yè)內(nèi)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(tǒng)，在其整腦水平繪制神經(jīng)元長距離連接是一個驚人的技術進步，對理解大腦形態(tài)發(fā)生和連接方式具有深遠的意義。

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