据最新消息,中国科学技术大学联合多个研究机构,在神经科学领域取得了显著的研究进展。他们成功开发出一种国际领先的小型动物全身亚细胞级别的三维成像技术。这项技术创新预计将显著推动神经科学领域的进步。
技术突破背景
生物体内存在一个由周围神经纤维组成的“生命物联网”,此网络承担着调节身体运动、感知和内脏功能的重任。然而,全面解析这一网络的结构颇具挑战,主要是因为神经纤维极其细小且分布广泛。长期以来,神经科学领域一直遭遇一个难题,即如何同时识别单根神经纤维及整个神经网络的架构这一问题尚未得到有效解决。
技术难题症结
成像速度与分辨率之间的矛盾使得研究人员在追求单一神经纤维的清晰度与全面展示神经网络结构之间难以达到平衡。神经纤维的直径仅有发丝的十分之一大小,其蜿蜒曲折的特性又增加了识别整体形态的难度,这一长期存在的难题严重限制了该领域研究的进一步深入。
创新成像技术
中国科学技术大学的毕国强教授与刘北明教授共同合作,联合多个研究团队,成功研制出一种名为“blockface - VISoR”的超高速成像技术。该技术能够对小鼠全身进行亚细胞分辨率的三维成像。该技术相当于为生物体装备了一台高级的“CT扫描设备”,仅需40小时即可完成对成年小鼠全身的扫描,并搜集到约70TB的单通道原始图像资料,其效率比现有技术提高了数倍乃至数十倍。
新成果优势展现
blockface - VISoR技术显著提升了处理效率,并且分辨率得到了显著提升,实现了从传统组织细胞级别到均一亚细胞级别的跨越。该技术能够精确识别直径仅数微米的单根神经纤维,将显微镜的清晰度提升至前所未有的水平。通过这一技术,研究人员首次揭示了胸段脊神经元在多节段投射方面的全新结构特征。
成果实际应用
这项技术为探究周围神经调控网络及疾病发展机理提供了颠覆性的研究工具。它能够对神经退行性疾病在早期阶段出现的结构改变进行细致且精确的定位,进而有助于阐明疾病的发生原理;此外,它还具备通过可视化技术对药物在全身各组织和器官中的靶向效应进行评估的能力,从而有效推动药物研发进程。
成果共享展望
7月10日,相关研究成果顺利发表在国际权威学术期刊《Cell》上。研究团队计划持续对外公布其研究成果的图像数据集。这一举措旨在实现资源的全球共享。此举对于推动生物医药领域的跨学科合作具有积极作用,进而能够促进该领域的整体发展。
这项前沿科技有望深入挖掘生物体内部的诸多奥秘,您对其未来可能带来的非同寻常的应用有何看法?我们诚挚地邀请您点赞、分享,并在评论区分享您的见解。