長(zhǎng)期以來(lái)，科 學(xué)家 探索 大腦非侵入性核磁共振( MRI ， Magnetic Resonance Imaging )成像新技術(shù) 的腳步從未停止 。

前不久，韓國(guó)成均館大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系樸昌源()副教授團(tuán)隊(duì)和韓國(guó)大學(xué)大腦與認(rèn)知工程系吉永英()教授團(tuán)隊(duì)合作，開(kāi)發(fā)了一種高時(shí)空分辨率下能對(duì)功能性磁共振神經(jīng)元活體直接成像(簡(jiǎn)稱為 DIANA，Direct Imaging of Neuronal Activity)的方法。此種方法不僅保持了原來(lái)的高空間分辨率，還將時(shí)間分辨率精確至毫秒。

近日，相關(guān)論文以《高時(shí)空分辨率下神經(jīng)元活體直接成像》()為題發(fā)表在 Science 上[1]。

據(jù)了解，DIANA 方法通過(guò)血氧水平的依賴效應(yīng)間接監(jiān)測(cè)大腦中的血流變化，從而反饋出大腦中的神經(jīng)信息，而不是像傳統(tǒng)方式一樣直接監(jiān)測(cè)神經(jīng)元的變化。

在 DIANA 的研發(fā)過(guò)程中，研究者改變了傳統(tǒng)的核磁共振腦部掃描方式，使機(jī)器能夠在不同時(shí)間點(diǎn)更快速生成腦部不同部位圖像。

這一系列操作僅發(fā)生在毫秒之內(nèi)，與人類思維速度相同。接下來(lái)，研究者將腦部圖像按照正確結(jié)構(gòu)拼接起來(lái)，借此得到不同時(shí)間點(diǎn)的腦部完整圖像。

圖 | DIANA 神經(jīng)元活動(dòng)的直接成像(來(lái)源：Science)

論文中提到，為了測(cè)試 DIANA 是否可以直接檢測(cè)神經(jīng)元活動(dòng)，研究者進(jìn)行了相關(guān)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。首先，他們將麻醉的實(shí)驗(yàn)小鼠放進(jìn)核磁共振掃描儀之中，并對(duì)小鼠左側(cè)胡須墊進(jìn)行電刺激(強(qiáng)度：0.5mA;持續(xù)時(shí)間：0.5 毫秒)。然后，將麻醉小鼠置于 9.4T 掃描儀內(nèi)，并對(duì)單個(gè) 1 毫米的冠狀腦切片進(jìn)行成像。

與刺激胡須墊前產(chǎn)生的信號(hào)相比，DIANA 之中產(chǎn)生的信號(hào)顯著增加，而未被刺激的小鼠與死后的對(duì)照組小鼠沒(méi)有顯著的變化。

最有趣的是，DIANA 信號(hào)峰值在刺激時(shí)間達(dá)到 25 毫秒時(shí)生成。這意味著，胡須墊被刺激后有 24.00±2.92ms 的反應(yīng)潛伏期。這進(jìn)一步驗(yàn)證了，DIANA 可以在毫秒范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)相應(yīng)刺激所誘發(fā)的反應(yīng)。

在獲取信息的過(guò)程中，研究人員將線掃描方法與快速低角度拍攝梯度回波成像方法進(jìn)行結(jié)合，以獲取更清晰的圖像。

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