Медицина и здоровьеНейробиология

Изображения мозга стали в 64 миллиона раз четче

В связи с 50-летием первой МРТ исследователи создали снимки мозга мыши, которые значительно четче, чем при обычной клинической МРТ для людей, что является научным эквивалентом перехода от пикселизированной 8-битной картинки к гиперреалистичным деталям современной графики.

Новая работа ученых, опубликованная в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, является кульминацией почти 40-летних исследований — они создали МРТ-изображения в 64 миллиона раз более четкие, чем предлагают современные технологии.

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 современные технологии магнитно-резонансной томографии достаточно продвинуты, чтобы, например, обнаружить опухоль головного мозга, такого рода четкое изображение может сделать шаг вперед и отобразить организацию мозга и гораздо более детальную взаимосвязь отдельных элементов.

Исследователи считают, что такой уровень детальной визуализации позволит лучше понять, как мозг меняется с возрастом, диетой и нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера.

сканирование соединяет воедино горизонтальные «срезы» мозга.
Сканирование соединяет воедино горизонтальные «срезы» мозга.

«Это то, что действительно помогает», — сказал ведущий автор работы Аллан Джонсон, профессор радиологии, физики и биомедицинской инженерии в Университете Дьюка. «Мы можем начать смотреть на нейродегенеративные заболевания совершенно по-другому».

За четыре десятилетия Джонсон, его аспиранты-инженеры и многие его сотрудники в университете и за его пределами усовершенствовали многие элементы, которые в совокупности сделали возможным революционное разрешение МРТ.

Некоторые из ключевых компонентов включают в себя невероятно мощный магнит (большинство клинических МРТ основаны на магните от 1,5 до 3 Тесла; команда Джонсона использует магнит 9,4 Тесла), специальный набор градиентных катушек, которые в 100 раз сильнее, чем в клинической МРТ, и помогают создать изображение мозга, а высокопроизводительный компьютер, эквивалентный почти 800 ноутбукам, работает на полную мощность, чтобы отобразить один мозг.

где находится современная технология МРТ для сканирования человеческого мозга
Изображение показывает, где находится современная технология МРТ для сканирования человеческого мозга.

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.

Статья об исследовании была опубликована в журнале PNAS.

Источник
PNAS
Показать больше
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Back to top button