中安在線 中安新聞客戶端訊 記者7月26日從中國科大獲悉，中國科學技術大學、中科院深圳先進技術研究院畢國強教授、劉北明教授與國內外學者合作，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7月26日發(fā)表于《自然·生物技術》。

腦圖譜解析是神經(jīng)科學研究的前沿領域。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，并可擴展至其它組織器官，在大規(guī)模藥物篩選、快速病理診斷以及更大型生物樣品成像等領域有著廣闊應用前景。這項技術產(chǎn)生的超大規(guī)模數(shù)據(jù)與人工智能技術結合，將有望幫助理解人類大腦和身體器官的精細結構及其在疾病中的變化規(guī)律，加速醫(yī)療診斷和藥物研發(fā)。

除了成像通量的挑戰(zhàn)，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(fā)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(tǒng)，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(shù)據(jù)量超過1 PB。該團隊還開發(fā)了自動三維圖像拼接技術和漸進式半自動追蹤技術，實現(xiàn)了獼猴大腦的三維圖像重建和神經(jīng)元軸突纖維的長距離追蹤。

美國科學院院士、華盛頓大學教授大衛(wèi)·馮·埃森認為，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。（通訊員 桂運安 記者 汪喬）