Учёные сделали изображения мозга в 64 млн раз чётче благодаря усовершенствованию МРТ
18.04.2023
Учёные сделали изображения мозга в 64 млн раз чётче благодаря усовершенствованию МРТ
Спустя пятьдесят лет после того, как американский химик Пал Латербур описал первую магнитно-резонансную томографию (МРТ), ученые отметили эту историческую годовщину медицины самым точным сканированием мозга мыши.За почти 40 десятилетий работы исследователи из Центра микроскопии in vivo Университета Дьюка вместе с учеными из Центра медицинских наук Университета Теннесси, Пенсильванского университета, Университета Питтсбурга и Университета Индианы создали МРТ-изображения в 64 миллиона раз четче, чем сейчас. .
Этот МРТ смог зафиксировать изображения с такой детализацией, что каждый воксель — трехмерная версия пикселя — имел размер всего 5 микрон, или пятитысячную долю миллиметра. Это означает, что, хотя современная технология МРТ достаточно продвинута, чтобы обнаружить, например, опухоль головного мозга, такое четкое изображение может сделать шаг вперед и показать организацию и гораздо более подробную связь.
МРТ удалось зафиксировать невероятные изображения данных схем по всему мозгу мыши, как показано в видео ниже.
Сканирование соединяет воедино горизонтальные «срезы» мозга. Центр микроскопии in vivo Дьюка
Исследователи считают, что этот уровень детальной визуализации позволит лучше понять, как мозг меняется с возрастом, диетой и нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера.
«Это то, что действительно помогает», — сказал ведущий автор Дж. Аллан Джонсон, профессор радиологии, физики и биомедицинской инженерии в Университете Дьюка. «Мы можем начать смотреть на нейродегенеративные заболевания совершенно по-другому».
Кульминация почти 40-летней работы Центра микроскопии in vivo, такое разрешение МРТ стало возможным только благодаря впечатляющей технологии. Команда использовала мощный магнит 9,4 Тесла (в клинических МРТ обычно используется магнит от 1,5 до 3 Тесла), набор градиентных катушек в 100 раз сильнее, чем при стандартном сканировании, и суперкомпьютер, эквивалентный 800 ноутбукам, все работают. для захвата одного мозга мыши.
Более того, после того, как изображения МРТ были завершены, исследователи отсканировали ткань мозга с помощью световой микроскопии. Это позволило ученым пометить определенные группы клеток, что позволило им наблюдать, как нейродегенеративные заболевания прогрессируют с течением времени.
Используя наборы мышей разного возраста и генетического состава, ученые смогли увидеть, как с течением времени менялись связи всего мозга животного и как определенные области, такие как субикулум, связанный с памятью, изменились значительно больше, чем другие области. Изображения также смогли зафиксировать, как болезнь Альцгеймера разрушает нейронные сети.
Исследование прокладывает путь для дальнейшего технологического развития, чтобы запечатлеть человеческий мозг в таких деталях, что обеспечит лучшее понимание того, как ткани меняются с возрастом, и какие вмешательства могут быть полезны для предотвращения дегенерации.
«Исследования, проведенные при поддержке Национального института старения, показали, что скромные диетические и лекарственные вмешательства могут привести к тому, что животные будут жить на 25% дольше», — сказал Джонсон. «Итак, вопрос в том, не поврежден ли их мозг в течение этой продолжительной жизни? Могут ли они по-прежнему разгадывать кроссворды? Смогут ли они решать судоку, даже если живут на 25% дольше? И теперь у нас есть возможность взглянуть на это. И по мере того, как мы это делаем, мы можем перевести это непосредственно в человеческое состояние».
Исследование было опубликовано в журнале PNAS
