Учёные сделали изображения мозга в 64 млн раз чётче благодаря усовершенствованию МРТ

Спустя пятьдесят лет после того, как американский химик Пал Латербур описал первую магнитно-резонансную томографию (МРТ), ученые отметили эту историческую годовщину медицины самым точным сканированием мозга мыши.

За почти 40 десятилетий работы исследователи из Центра микроскопии in vivo Университета Дьюка вместе с учеными из Центра медицинских наук Университета Теннесси, Пенсильванского университета, Университета Питтсбурга и Университета Индианы создали МРТ-изображения в 64 миллиона раз четче, чем сейчас.

Этот МРТ смог зафиксировать изображения с такой детализацией, что каждый воксель — трехмерная версия пикселя — имел размер всего 5 микрон, или пятитысячную долю миллиметра. Это означает, что, хотя современная технология МРТ достаточно продвинута, чтобы обнаружить, например, опухоль головного мозга, такое четкое изображение может сделать шаг вперед и показать организацию и гораздо более подробную связь.

МРТ удалось зафиксировать невероятные изображения данных схем по всему мозгу мыши, как показано в видео ниже.

Замечательная деталь, когда сканирование соединяет воедино горизонтальные «срезы» мозга.

Сканирование соединяет воедино горизонтальные «срезы» мозга. Центр микроскопии in vivo Дьюка
Исследователи считают, что этот уровень детальной визуализации позволит лучше понять, как мозг меняется с возрастом, диетой и нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера.

«Это то, что действительно помогает», — сказал ведущий автор Дж. Аллан Джонсон, профессор радиологии, физики и биомедицинской инженерии в Университете Дьюка. «Мы можем начать смотреть на нейродегенеративные заболевания совершенно по-другому».

Кульминация почти 40-летней работы Центра микроскопии in vivo, такое разрешение МРТ стало возможным только благодаря впечатляющей технологии. Команда использовала мощный магнит 9,4 Тесла (в клинических МРТ обычно используется магнит от 1,5 до 3 Тесла), набор градиентных катушек в 100 раз сильнее, чем при стандартном сканировании, и суперкомпьютер, эквивалентный 800 ноутбукам, все работают. для захвата одного мозга мыши.

Более того, после того, как изображения МРТ были завершены, исследователи отсканировали ткань мозга с помощью световой микроскопии. Это позволило ученым пометить определенные группы клеток, что позволило им наблюдать, как нейродегенеративные заболевания прогрессируют с течением времени.

Используя наборы мышей разного возраста и генетического состава, ученые смогли увидеть, как с течением времени менялись связи всего мозга животного и как определенные области, такие как субикулум, связанный с памятью, изменились значительно больше, чем другие области. Изображения также смогли зафиксировать, как болезнь Альцгеймера разрушает нейронные сети.

Исследование прокладывает путь для дальнейшего технологического развития, чтобы запечатлеть человеческий мозг в таких деталях, что обеспечит лучшее понимание того, как ткани меняются с возрастом, и какие вмешательства могут быть полезны для предотвращения дегенерации.

«Исследования, проведенные при поддержке Национального института старения, показали, что скромные диетические и лекарственные вмешательства могут привести к тому, что животные будут жить на 25% дольше», — сказал Джонсон. «Итак, вопрос в том, не поврежден ли их мозг в течение этой продолжительной жизни? Могут ли они по-прежнему разгадывать кроссворды? Смогут ли они решать судоку, даже если живут на 25% дольше? И теперь у нас есть возможность взглянуть на это. И по мере того, как мы это делаем, мы можем перевести это непосредственно в человеческое состояние».

Исследование было опубликовано в журнале PNAS .

Вопросы, ответы, комментарии