发布日期：2018-03-19
令人惊叹的人脑组织3D版。图片来源: Imperial College London
英国帝国理工学院的研究人员开发出一种突破性的成像技术，该技术以前所未有的细节揭示出大脑极其精细的结构。这项研究结果近日发表在《Nature Communications》上。
下一代技术让研究人员能够生成活体大脑组织样本的3D图像，这使得人们得以在微观层面上看到人类大脑令人惊叹的照片。
这项成果由帝国理工学院和香港大学的科学家们合作完成。他们相信，这项技术能够帮助阐释很多神经系统疾病的基础机制，为全世界数百万人带来福音。
对大脑组织成像的传统方法是，将小块大脑组织切成超薄切片，再给切片着色，从而观察到人们感兴趣的特征，比如蛋白质，或其他与疾病相关的生物标记。
然而近年来，分子标记技术的进步和激光显微镜的可用性使研究人员开发出了现代组织清理技术。这些技术使大脑组织变得透明，让研究人员能够观察到三维解剖结构。然而，这些技术最初被开发用于啮齿动物的大脑组织，很少用于研究人类大脑。
微观的大脑结构。上图：小脑的横截面。下图：相同样本的一小块的内部图像，展示了大脑细胞网络。
图片来源：Imperial College London
很多问题都围绕着人类大脑的独特性质，以及大脑组织死亡后的保护和处理过程。为了克服这些问题，这个由3名医学生领导的研究团队开发出一种名为OPTIClear的新型组织清理技术，使得多种分子标记技术都可以用于活体人类大脑组织的3D可视化。
利用这种新方法，他们能够给神经细胞、胶质细胞、血管以及其他病理标志染色，比如存在于阿尔兹海默症患者大脑中的tau蛋白质缠结，细节极其清晰，研究人员可以在三维空间中将它们关联起来。
帝国理工学院的英国帕金森症大脑生物库的科学家Steve Gentleman说：“这些技术使我们能够以惊人的细节揭示出人类大脑的微观结构。”
OPIClear技术使得研究人员能够“看穿”组织（左图：处理前；右图：处理后）。
图片来源：Imperial College London
他补充说：“通过在实验室中使用此类工具，我们能够使细胞互相作用的三维过程可视化，更加了解影响大量患者生活的神经退行性疾病发生时受损的通路和连接的信息。我们要感激大脑捐赠者和他们的家庭，是他们使得这项研究成为可能，他们的无私精神值得我们尊重。”
阿尔兹海默症患者大脑中的tau蛋白质缠结。图片来源：Imperial College London
据研究人员介绍，该方法相对便宜，时间效率很高且易于实施，很可能成为未来技术发展的基础。
他们希望，在微观层面上更好地理解大脑中的连接和和回路将帮助我们深入了解常见神经退行性大脑疾病的病理学原理，如阿尔兹海默症和帕金森症。
树突棘，大脑细胞轴突尾部的突出物，它使得信号能够在细胞中传递。图片来源： Imperial College London
来源：中国生物技术网
