我国科学家实现小鼠全身“高清全景成像”
记者从中国科学技术大学获悉，该校毕国强教授、刘北明教授联合合肥综合性国家科学中心人工智能研究院和中国科学院深圳先进技术研究院团队，突破性研发出全球最快的小动物全身亚细胞分辨率三维成像技术，首次实现小鼠全身神经网络精细三维图谱高清绘制。相关成果于北京时间7月10日发表于国际学术期刊《细胞》（Cell），为解析周围神经调控网络及疾病机理研究提供了全新工具。
在生物体内，一张由亿万周围神经纤维编织成的精密“生命物联网”无处不在，承载着大脑与全身器官的双向通讯，调控运动、感觉以及内脏功能。然而，看清这张网络的全貌却极其困难——神经纤维直径仅为发丝几十分之一，蜿蜒交织遍布全身。长期以来，受限于成像速度与分辨率矛盾，“如何同时‘看得清’单根神经纤维，又能‘看得全’全身神经网络的整体构架”，是神经科学领域悬而未决的技术难题。
研究团队创新性开发了一套超高速小鼠全身亚细胞分辨率三维成像技术“blockface-VISoR”，如同为生命体构建一套“超级CT扫描仪”。该技术仅用40小时即完成成年小鼠全身成像，获取单通道约70TB原始图像数据（相当于数千部高清电影），效率较现有技术提升数倍至数十倍，分辨率也从传统光片显微成像的组织细胞级提升至均一亚细胞级，可清晰捕捉直径数微米的单根神经纤维。基于上述技术，研究人员首次揭示了胸段脊神经元跨多节段投射、迷走神经复杂路径等全新结构特征。
“我们不再依赖间接证据，而是真正直接‘看见’了全身神经网络如何精密连接，信号传导的‘生命物联网’如何布局。”毕国强教授表示。这项突破性技术有望解答神经生物学、发育生物学、解剖学及生物医学等领域众多悬而未决的根本问题，并应用于生物医学研究及疾病机制解析，为未来精准神经调控疗法的开发奠定坚实的结构基础。例如，通过全面且精准定位神经退行性疾病（如阿尔茨海默症）的早期结构变异来明确疾病的致病机理；以可视化方式评估药物（包括基因编辑疗法）对全身组织和器官的靶向效果，加速药物研发进程。
据介绍，该团队将持续公开研究成果图像数据集，实现资源全球共享，以推动生物医药交叉合作。
记者从中国科学技术大学获悉，该校毕国强教授、刘北明教授联合合肥综合性国家科学中心人工智能研究院和中国科学院深圳先进技术研究院团队，突破性研发出全球最快的小动物全身亚细胞分辨率三维成像技术，首次实现小鼠全身神经网络精细三维图谱高清绘制。相关成果于北京时间7月10日发表于国际学术期刊《细胞》（Cell），为解析周围神经调控网络及疾病机理研究提供了全新工具。
在生物体内，一张由亿万周围神经纤维编织成的精密“生命物联网”无处不在，承载着大脑与全身器官的双向通讯，调控运动、感觉以及内脏功能。然而，看清这张网络的全貌却极其困难——神经纤维直径仅为发丝几十分之一，蜿蜒交织遍布全身。长期以来，受限于成像速度与分辨率矛盾，“如何同时‘看得清’单根神经纤维，又能‘看得全’全身神经网络的整体构架”，是神经科学领域悬而未决的技术难题。
研究团队创新性开发了一套超高速小鼠全身亚细胞分辨率三维成像技术“blockface-VISoR”，如同为生命体构建一套“超级CT扫描仪”。该技术仅用40小时即完成成年小鼠全身成像，获取单通道约70TB原始图像数据（相当于数千部高清电影），效率较现有技术提升数倍至数十倍，分辨率也从传统光片显微成像的组织细胞级提升至均一亚细胞级，可清晰捕捉直径数微米的单根神经纤维。基于上述技术，研究人员首次揭示了胸段脊神经元跨多节段投射、迷走神经复杂路径等全新结构特征。
“我们不再依赖间接证据，而是真正直接‘看见’了全身神经网络如何精密连接，信号传导的‘生命物联网’如何布局。”毕国强教授表示。这项突破性技术有望解答神经生物学、发育生物学、解剖学及生物医学等领域众多悬而未决的根本问题，并应用于生物医学研究及疾病机制解析，为未来精准神经调控疗法的开发奠定坚实的结构基础。例如，通过全面且精准定位神经退行性疾病（如阿尔茨海默症）的早期结构变异来明确疾病的致病机理；以可视化方式评估药物（包括基因编辑疗法）对全身组织和器官的靶向效果，加速药物研发进程。
据介绍，该团队将持续公开研究成果图像数据集，实现资源全球共享，以推动生物医药交叉合作。
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