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2021年07月27日
【科技日报】猕猴大脑三维结构解析进入微米级

科技(ji)日报合肥7月26日电(dian) (记者(zhe)吴(wu)长锋(feng))记者(zhe)从中国科学技(ji)术大(da)学获悉(xi),该(gai)校毕国强教(jiao)授(shou)、刘北明教(jiao)授(shou)与国内(nei)外学者(zhe)合作,通(tong)(tong)过自主研发的高通(tong)(tong)量三维荧光成(cheng)像VISoR技(ji)术和灵(ling)长类脑(nao)图(tu)谱绘制流程,实现对猕猴大(da)脑(nao)的微米级分辨率三维解析(xi)。相关成(cheng)果26日发表于(yu)《自然(ran)·生物(wu)技(ji)术》。

大(da)脑(nao)(nao)功能由其近千亿(yi)个神经(jing)细(xi)胞以(yi)及(ji)细(xi)胞之(zhi)间纤细(xi)而复(fu)杂(za)的(de)连接来实现。深入理解大(da)脑(nao)(nao)的(de)运转(zhuan)机制(zhi),需(xu)要给大(da)脑(nao)(nao)绘制(zhi)一幅三维高清地图。目(mu)前,国际通用成像技术对小鼠(shu)进行微米分辨率(lv)全脑(nao)(nao)成像通常需(xu)要数天,猕猴脑(nao)(nao)体(ti)积为鼠(shu)脑(nao)(nao)的(de)200倍以(yi)上,在较短时(shi)间内完成全脑(nao)(nao)成像是一项极大(da)挑(tiao)战(zhan)。

为(wei)应对这一(yi)挑战,该团队经过(guo)数年攻关,研发了VISoR高(gao)速三维荧(ying)光成像(xiang)技(ji)术。该技(ji)术作为(wei)当前世界(jie)最快的(de)大(da)尺(chi)度三维组(zu)织成像(xiang)方法,可对各种模型(xing)动物大(da)脑进行高(gao)通量(liang)、高(gao)精度的(de)定量(liang)解析,并(bing)可扩展至其(qi)他组(zu)织器官。

对(dui)猕(mi)猴(hou)(hou)脑进行高分(fen)辨全脑成(cheng)像(xiang)还面临沟回结构复杂(za)、组织(zhi)透明(ming)度差等(deng)多方面的困难。该团(tuan)队(dui)采(cai)取先对(dui)离体大脑进行包埋切片的方式,使得溶液渗(shen)透效(xiao)率(lv)仅依赖于切片厚度,而不受(shou)其(qi)大小的影响,并且发展了高折射率(lv)的组织(zhi)透明(ming)化方法,让脑片的灰质与白质不同部分(fen)、不同深度达(da)到(dao)均(jun)匀透明(ming)。然后,通过(guo)改进的高速三(san)维荧光成(cheng)像(xiang)系统,在100小时内完成(cheng)对(dui)猕(mi)猴(hou)(hou)全脑样品(pin)1×1×2.5微米三(san)维分(fen)辨率(lv)的图像(xiang)采(cai)集,两只猕(mi)猴(hou)(hou)大脑图像(xiang)原始数据量超过(guo)1PB。

业内专(zhuan)家认(ren)为,猕猴(hou)为理(li)解人类大脑(nao)健康(kang)和疾病提供了最佳(jia)模型系统,在其整脑(nao)水平绘制(zhi)神经元长距离连接是一个(ge)惊(jing)人的技术(shu)进(jin)步,对理(li)解大脑(nao)形态发(fa)生和连接方(fang)式具有深远的意义。


《科技日报》(2021年07月27日


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