【华e生活甫睿德编译】磁共振成像（MRI）是我们可视化软组织的方式，因为X射线难以成像。但是虽然MRI提供足够的分辨率来检测大脑肿瘤，但要可视化大脑内微观细节以揭示其结构，分辨率需要更高。
在由杜克大学体内显微镜中心，与田纳西大学卫生科学中心、宾夕法尼亚大学、匹兹堡大学和印第安纳大学的同事合作，改进了MRI的分辨率，产生了有史以来小鼠大脑最清晰的图像。
与第一台MRI问世50周年同时，研究人员生成了小鼠大脑的扫描图像，比人类典型的临床MRI图像更为清晰，科学上相当于从像素化的8位图形转变为查克·克洛斯画作的超现实细节。
新图像的一个体素（可以将其看作是一个立方像素）仅为5微米。这比临床MRI体素小了6400万倍。
尽管研究人员将他们的磁铁对准了老鼠而不是人类，但经过改进的MRI提供了一种重要的新方式，以记录破纪录的分辨率可视化整个大脑的连接性。研究人员表示，通过老鼠成像获得的新见解将进一步带来对人类状况的更好理解，比如大脑如何随着年龄、饮食或甚至像阿尔茨海默病这样的神经退行性疾病而变化。
“这是一项真正有启发性的工作。我们可以以全新的方式开始研究神经退行性疾病。”新论文的主要作者、杜克大学放射学、物理学和生物医学工程学的Charles E. Putman和杰出教授G. Allan Johnson博士说。
Johnson的兴奋来之不易。该团队的这项成果2023年4月17日发表在《国家科学院院刊》上，是杜克大学体内显微镜中心近40年研究的结晶。
在这40年里，Johnson及其工程研究生以及杜克大学和其他地方的许多合作者改进了许多元素，当所有这些元素结合在一起时，使得革命性的MRI分辨率成为可能。
其中一些关键元素包括一个非常强大的磁铁（大多数临床MRI依赖于1.5到3特斯拉的磁铁；Johnson的团队使用的是9.4特斯拉的磁铁），一组特殊的梯度线圈，比临床MRI中的线圈强100倍，并帮助生成大脑图像，以及一个相当于近800台笔记本电脑的高性能计算机，全力以赴为一个大脑成像。
在Johnson和他的团队“彻底扫描完之后”，他们将组织送到使用一种称为光片显微镜的不同技术进行成像。这种互补技术使他们能够标记大脑中特定细胞群，比如多巴胺分泌细胞，以观察帕金森病的进展。
然后，该团队将光片照片（这些照片提供了对脑细胞的高度准确的视图）映射到原始的MRI扫描上，后者在解剖上更为准确，并提供了对整个大脑中的细胞和电路的生动视图。
有了这种整合的整个大脑数据图像，研究人员现在可以以前所未有的方式窥视大脑微观奥秘。
希望通过使MRI成为更高功率的显微镜，Johnson和其他人可以更好地了解人类疾病的老鼠模型，如亨廷顿病、阿尔茨海默病等。这应该能够更好地理解类似的事物在人类身上是如何运作或出现故障的。
“由美国国家老龄化研究所支持的研究发现，适度的饮食和药物干预可以导致动物寿命延长25%。”Johnson说，“问题是，他们的大脑在这个延长的寿命期间是否仍然完好无损？他们在这个延长的寿命中仍然能做填字游戏吗？”
这项研究得到了美国国立卫生研究院的支持（R01-AG070913391，R01-NS096729，P41EB015897，S10OD010683）。
报道原文链接：https://today.duke.edu/2023/04/brain-images-just-got-64-million-times-sharper
