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人脑的工作方式在很大程度上仍是一个有争议的话题

导读人脑的工作方式在很大程度上仍是一个有争议的话题。原因之一是我们在不采用高侵入性手术方法的情况下,无法研究整个活脑中单个细胞和毛细血

人脑的工作方式在很大程度上仍是一个有争议的话题。原因之一是我们在不采用高侵入性手术方法的情况下,无法研究整个活脑中单个细胞和毛细血管水平的神经元过程的能力。现在,这种局限性正处于变革的边缘。

由苏黎世联邦理工学院和苏黎世大学生物医学影像学教授丹尼尔·拉赞斯基(Daniel Razansky)领导的研究人员开发了一种荧光显微镜技术,无需打开颅骨或头皮即可促进微循环的高分辨率图像。该技术被称为“漫射光学定位成像”,简称DOLI。

对于Razansky来说,这使我们更接近实现神经科学的长期目标:“可视化完整的活脑深处的生物过程对于理解其认知功能和神经退行性疾病(例如阿尔茨海默氏症和帕金森氏症)至关重要,”他说。

增强荧光显微镜

荧光造影剂在给药到血液中并用特定波长的光照射时会发光。荧光显微镜利用这种效应在细胞和分子水平上可视化生物过程。到目前为止,研究人员在人或动物上使用这种方法时,一直遇到生物组织散射并吸收大量光,导致图像模糊以及无法识别荧光剂在大脑中的确切位置的问题。

通过介绍几种新技术,Razansky和他的团队现在已成功地大大改进了该方法。这位教授解释说:“我们选择使用特定的光谱区域进行成像,即所谓的第二近红外窗口。这使我们能够大大减少活体组织的背景散射,吸收和固有荧光。”此外,研究团队还使用了最新开发的高效红外热像仪和新的量子点造影剂,它们在选定的红外范围内发出强烈的荧光。

大脑的高分辨率图像

研究人员首先使用模拟脑组织特性的合成组织模型测试了这项新技术,证明可以以传统荧光显微镜方法穿透深度的四倍获取显微图像。然后,拉赞斯基(Razansky)和他的团队向活着的老鼠注射了微滴,这些微滴包裹着荧光量子点作为造影剂。然后,他们能够使用新技术将这些液滴分别定位在活脑中。

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