小動物全身亞細胞分辨率三維成像技術研發成功

記者7月28日從中國科學技術大學獲悉，該校教授畢國強、劉北明聯合合肥綜合性國家科學中心人工智能研究院團隊等，突破性研發出全球最快的小動物全身亞細胞分辨率三維成像技術，首次繪制了小鼠全身神經網絡精細三維高清圖譜，為解析周圍神經調控網絡及疾病機理研究提供了全新工具。相關成果日前發表于國際學術期刊《細胞》。

在生物體內，存在著一張由億萬周圍神經纖維編織成的精密“生命物聯網”。它承載著大腦與全身器官的雙向通信任務，可調控運動、感覺以及內臟功能。然而，神經纖維直徑僅為發絲的幾十分之一，且蜿蜒交織遍布全身。如何同時“看得清”單根神經纖維，又能“看得全”全身神經網絡的整體構架，是神經科學領域懸而未決的技術難題。

針對這一難題，研究團隊創新性開發了一套超高速小動物全身亞細胞分辨率三維成像技術，如同為小動物構建了一套“超級CT掃描儀”。該技術僅用40小時就能完成成年小鼠全身成像，獲取的單通道原始圖像數據量高達約70TB，相當于數千部高清電影的數據量。與現有技術相比，其成像效率提升了數倍至數十倍，成像分辨率也從傳統光片顯微成像的組織細胞級提升至均一亞細胞級，可清晰捕捉直徑數微米的單根神經纖維。基于上述技術，研究人員能夠精確解析腦神經、脊神經和自主神經等不同類型周圍神經的三維連接結構，為中樞—周圍神經圖譜繪制、疾病機制解析等提供了技術支撐。

“我們真正直接‘看見’了全身神經網絡如何精密連接，信號傳導的‘生命物聯網’如何布局。”畢國強表示，這項突破性技術有望解答神經生物學、發育生物學、解剖學以及生物醫學等領域中眾多懸而未決的問題，并可應用于生物醫學研究及疾病機制解析，為未來精準神經調控療法的開發奠定堅實的基礎。（記者吳長鋒）

(責編：李昉、郝孟佳)