中国科技报 13小时前
[生 物] 小动物全身亚细胞分辨率 三维成像技术研发成功
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中国科学技术大学团队联合合肥综合性国家科学中心人工智能研究院等,成功研发出全球最快的小动物全身亚细胞分辨率三维成像技术。该技术仅用40小时即可完成成年小鼠全身成像,数据量高达70TB,成像效率和分辨率均实现显著提升,可清晰捕捉单根神经纤维。此项突破首次绘制了小鼠全身神经网络精细三维高清图谱,为解析周围神经调控网络及疾病机理研究提供了全新工具,有望解答神经生物学等领域众多悬而未决的问题,并为精准神经调控疗法开发奠定基础。

🔬 **突破性成像技术**:研究团队成功研发出全球最快的小动物全身亚细胞分辨率三维成像技术,能够以亚细胞级别的高分辨率绘制小鼠全身神经网络的精细三维高清图谱,为神经科学研究提供了前所未有的工具。

⚡ **超高速与高效率**:该技术仅需40小时便可完成成年小鼠全身成像,获取高达约70TB的原始图像数据,其成像效率较现有技术提升数倍至数十倍,同时将成像分辨率从组织细胞级提升至亚细胞级,能够清晰捕捉直径仅数微米的单根神经纤维。

🌐 **解析复杂神经网络**:利用这项新技术,研究人员得以精确解析脑神经、脊神经和自主神经等不同类型周围神经的三维连接结构,从而为绘制中枢—周围神经图谱、解析疾病机制提供关键技术支撑,深入理解身体的“生命物联网”。

💡 **应用前景广阔**:这项突破性技术有望解决神经生物学、发育生物学、解剖学以及生物医学等领域长期存在的难题,对生物医学研究和疾病机制解析具有重要意义,并为开发精准神经调控疗法奠定坚实基础。

【研究进展】

    科技日报讯 (记者吴长锋)记者7月28日从中国科学技术大学获悉,该校教授毕国强、刘北明联合合肥综合性国家科学中心人工智能研究院团队等,突破性研发出全球最快的小动物全身亚细胞分辨率三维成像技术,首次绘制了小鼠全身神经网络精细三维高清图谱,为解析周围神经调控网络及疾病机理研究提供了全新工具。相关成果日前发表于国际学术期刊《细胞》。

    在生物体内,存在着一张由亿万周围神经纤维编织成的精密“生命物联网”。它承载着大脑与全身器官的双向通信任务,可调控运动、感觉以及内脏功能。然而,神经纤维直径仅为发丝的几十分之一,且蜿蜒交织遍布全身。如何同时“看得清”单根神经纤维,又能“看得全”全身神经网络的整体构架,是神经科学领域悬而未决的技术难题。

    针对这一难题,研究团队创新性开发了一套超高速小动物全身亚细胞分辨率三维成像技术,如同为小动物构建了一套“超级CT扫描仪”。该技术仅用40小时就能完成成年小鼠全身成像,获取的单通道原始图像数据量高达约70TB,相当于数千部高清电影的数据量。与现有技术相比,其成像效率提升了数倍至数十倍,成像分辨率也从传统光片显微成像的组织细胞级提升至均一亚细胞级,可清晰捕捉直径数微米的单根神经纤维。基于上述技术,研究人员能够精确解析脑神经、脊神经和自主神经等不同类型周围神经的三维连接结构,为中枢—周围神经图谱绘制、疾病机制解析等提供了技术支撑。

    “我们真正直接‘看见’了全身神经网络如何精密连接,信号传导的‘生命物联网’如何布局。”毕国强表示,这项突破性技术有望解答神经生物学、发育生物学、解剖学以及生物医学等领域中众多悬而未决的问题,并可应用于生物医学研究及疾病机制解析,为未来精准神经调控疗法的开发奠定坚实的基础。

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