各種成像方法被用來(lái)捕捉有關(guān)組織、細(xì)胞和亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的信息。然而單一的方法只能捕捉到關(guān)于組織結(jié)構(gòu)或功能的信息，并且在納米尺度上的細(xì)節(jié)觀察意味著科學(xué)家失去了關(guān)于更廣泛的環(huán)境的信息。也就是說(shuō)，為了獲得對(duì)組織的全面了解，科學(xué)家們需要結(jié)合成像技術(shù)。

在新研究中，科學(xué)家們開發(fā)了一種結(jié)合七種成像方法的方法，其包括體內(nèi)成像、同步輻射X射線和體積電子顯微鏡。他們通過(guò)對(duì)小鼠大腦的兩個(gè)不同區(qū)域–嗅球和海馬–進(jìn)行成像來(lái)證明他們的方法。

重要的是，該技術(shù)可以應(yīng)用于大腦的其他區(qū)域或身體的其他部分，并為科學(xué)家提供對(duì)許多不同生物結(jié)構(gòu)和組織的更詳細(xì)的了解。

成像過(guò)程的每個(gè)步驟都提供了不同的信息。首先，研究人員使用體內(nèi)鈣成像技術(shù)將大腦特定區(qū)域的神經(jīng)元可視化并查看小鼠接觸氣味時(shí)哪些神經(jīng)元處于活躍狀態(tài)。

在小鼠被安樂(lè)死后，科學(xué)家使用各種方法對(duì)腦組織樣本進(jìn)行成像，這包括同步輻射X射線斷層掃描–它可以捕捉到長(zhǎng)度達(dá)數(shù)毫米的樣本。這種規(guī)模足以讓科學(xué)家們看到整個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及特定細(xì)胞或其他結(jié)構(gòu)在樣本的更大范圍內(nèi)的位置。重要的是，這種方法不會(huì)損壞樣本，因此它可以用另一種技術(shù)再次成像。

然后，研究人員選擇了特別感興趣的區(qū)域并用電子顯微鏡進(jìn)行成像從而以高分辨率捕捉復(fù)雜的細(xì)節(jié)。在一些目標(biāo)區(qū)域，這可以映射出小至10納米的細(xì)節(jié)，這使得研究人員能看到微小的結(jié)構(gòu)如連接神經(jīng)元的單個(gè)突觸。

通過(guò)利用計(jì)算機(jī)算法，研究人員將這些結(jié)果結(jié)合起來(lái)并繪制出他們所研究的大腦部分的結(jié)構(gòu)和功能的完整地圖。據(jù)悉，最大可達(dá)幾立方毫米。

來(lái)自克里克大學(xué)感覺(jué)電路和神經(jīng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的研究論文第一作者和首席實(shí)驗(yàn)室研究科學(xué)家Carles Bosch指出：“我們的方法提供了一種可靠的方法來(lái)克服在巨大的不同規(guī)模的結(jié)構(gòu)上成像的挑戰(zhàn)。我們相信它將成為研究哺乳動(dòng)物大腦中的神經(jīng)元回路以及其他組織的結(jié)構(gòu)和功能的有力工具?！?/p>

克里克大學(xué)高級(jí)作者、感覺(jué)電路和神經(jīng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Andreas Schaefer稱：“我們對(duì)將這種方法應(yīng)用于大腦非常感興趣，在那里，除了關(guān)于特定神經(jīng)元和突觸的信息外，收集關(guān)于整個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信息也非常重要，這些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度為幾毫米。但它也有很大的潛力在其他環(huán)境中發(fā)揮作用，如癌癥生物學(xué)，研究人員的目的是了解特定細(xì)胞在更廣泛的腫瘤背景下的活動(dòng)?！?/p>

據(jù)悉，研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)這項(xiàng)研究并使用這種成像方法來(lái)發(fā)現(xiàn)關(guān)于嗅球的更多細(xì)節(jié)，當(dāng)然，他們還會(huì)進(jìn)一步努力改善該技術(shù)。