來自瑞士蘇黎世大學(xué)和蘇黎世理工大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種稱為漫反射光學(xué)定位成像(DOLI)的新技術(shù)，利用它可以高分辨率、無創(chuàng)觀察活體小鼠大腦深部的微血管。該技術(shù)具有卓越的分辨率，可看到深層組織，為觀察大腦功能提供了強大的光學(xué)工具，在研究神經(jīng)活動、微循環(huán)、神經(jīng)血管耦合和神經(jīng)退化方面具有廣闊的應(yīng)用前景。相關(guān)研究發(fā)表在近日的美國光學(xué)學(xué)會期刊《光學(xué)》上。

這種技術(shù)利用了1000—1700納米之間的第二近紅外(NIR-Ⅱ)光譜，這一范圍光譜的散射較少，可使顯微熒光成像的深度達到光擴散深度極限的4倍。

在各種疾病的動物模型中，熒光顯微鏡經(jīng)常被用來對大腦的分子和細(xì)胞細(xì)節(jié)進行成像。但此前，由于皮膚和顱骨的強烈光散射影響，熒光顯微鏡僅限于小體積和高度侵入性的操作。此次研究首次表明，3D熒光顯微鏡可幫助科學(xué)家以非侵入性方式，高分辨率地觀察成年小鼠大腦。該顯微鏡有效覆蓋了大約1厘米的視野。

研究人員首先在模仿人體平均大腦組織特性的組織合成模型中測試了這項技術(shù)，證明他們可以在光學(xué)不透明的組織中獲得最深達4毫米的顯微分辨率圖像。然后，他們在活小鼠身上測試了這項技術(shù)。他們給活小鼠靜脈注射了熒光微滴，追蹤這些流動的熒光微滴可以重建小鼠大腦深部微血管的高分辨率圖。觀察發(fā)現(xiàn)，借助DOLI技術(shù)可以完全無創(chuàng)地觀察到腦微血管以及血流的速度和方向。

研究人員表示，這種方法消除了背景光散射，并可在頭皮和頭骨完好無損的情況下進行。他們還觀察到相機記錄的斑點大小與微滴在大腦中的深度有很大的關(guān)系，這使大腦深度分辨成像成為可能。

“在生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，實現(xiàn)深部活體組織的高分辨率光學(xué)觀測是一個長期的目標(biāo)。”研究小組組長丹尼爾·拉贊斯基說。

現(xiàn)在，研究人員正在努力優(yōu)化DOLI技術(shù)，以提高其分辨率。他們還在開發(fā)改進的熒光劑，這些熒光劑更小、熒光強度更高，且在體內(nèi)更穩(wěn)定，這將大大提高該技術(shù)在清晰度和成像深度方面的性能。

總編輯圈點

在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和生物學(xué)日新月異的今天，大腦依然是急需深度探索的前沿疆界。關(guān)于大腦內(nèi)部的具體運行機制，仍有無數(shù)待解之謎。俗話說，工欲善其事，必先利其器。要搞清楚大腦的各種深層奧秘，各種先進的方法和工具必不可少。這就是最新研究成果的重要意義所在。

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