ACS光子学:提出了一种绘制全细胞神经介观图的光学多层干涉层析成像方法

来源：苏州医学院，2021年12月13日08:12

大脑的神经回路是一个极其复杂的网络，其中包含数十亿个神经元细胞，这些细胞之间有数十亿个连接。如果只知道单个分子或单个神经细胞的工作机制，而不知道多个神经细胞连接后的网络结构和集体行为，就无法理解大脑复杂而高级的功能行为，也就无法解释很多脑部疾病的发病机制。目前，成像技术很多，但仍没有一个单一的脑群可以在亚细胞神经突起水平上进行描绘。

大脑的神经回路是一个极其复杂的网络，其中包含数十亿个神经元细胞，这些细胞之间有数十亿个连接。如果只知道单个分子或单个神经细胞的工作机制，而不知道多个神经细胞连接后的网络结构和集体行为，就无法理解大脑复杂而高级的功能行为，也就无法解释很多脑部疾病的发病机制。目前成像技术很多，但仍缺乏一种能够在亚细胞神经元过程水平上刻画单一脑组织中所有细胞和神经投射图谱的方法。构建一种能够快速绘制神经网络连接图、显示整个细胞细节的光学成像技术，并利用电镜成像的优势，对了解大脑的工作机制及相关疾病机制具有重要意义。

近日，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所课题组张若冰提出了光学多层干涉层析成像(OMLIT)。研究人员发现，原本只用于收集超薄切片并为电子显微镜成像提供导电性的导电涂层，在光学显微镜下可以发挥独特的作用：光线经过反射和层间干涉后到达物镜，可以获得对比度增强的图像。在此基础上，OMLIT通过测试采集超薄切片时使用的胶带材料、涂层材料、涂层厚度、超薄切片厚度等因素，找到了在光学分辨率下获得符合介观尺度要求的图像的条件。

这种成像方法的另一个优点是快速、高效和准确。与电镜成像3.5小时相比，OMLIT最早可在12分钟内获得小鼠皮层(0.951.150.027mm3)突触水平的三维数据集，并能区分和重建所有神经元和胶质细胞的形态和空间位置，以及毛细血管和突触的交织网络。利用扫描电镜验证OMLIT成像和三维重建的准确性，显示了两种成像方法的兼容性。研究人员认为，在未来，远程神经投射图可以与单个脑组织中全细胞局部回路的互补突触细节相结合，提高大尺度脑地图的成像通量。

相关结果发表在ACS光子学杂志上。(100yiyao.com)

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