科学:结合微观和宏观方法揭示不同脑区的连接方式

来源：100医疗网原创2022-11-12 15336024

在最新一期《科学》杂志上发表的一篇综述类文章中，来自HBP人类大脑项目的研究人员提供了不同空间尺度下大脑连接组结构的新见解。

为了了解我们的大脑是如何工作的，不可避免地要研究不同的大脑区域是如何通过神经纤维相互连接的。在最新一期科学杂志上发表的一篇题为“规模至关重要：嵌套的人类连接我”的综述类文章中，来自HBP人脑项目的研究人员回顾了该领域的现状。为不同空间尺度(从分子和细胞到宏观水平)的连接体结构提供新的见解，并对现有方法进行评估，了解连接体复杂结构的未来需求。

德国杜塞尔多夫大学大脑研究所和朱利希研究中心的卡特琳阿蒙茨(Katrin Amunts)表示，用单一方法甚至两种方法研究大脑连通性是不够的。连接组嵌套在多个层次上。为了了解它的结构，我们需要在多尺度方法中结合不同的实验方法，将获得的数据整合到多层次的图谱中，如我们开发的Julich Brain Atlas)，从而同时在多个空间尺度上进行研究。

Julich研究中心和Wuppertal大学物理系的Markus Axer及其在Julich研究中心神经科学和医学研究所的团队开发了一种独特的方法，称为3D偏振光成像(3D-PLI)，以显微镜的分辨率观察神经纤维。他们在连续的大脑切片中追踪神经纤维的三维路径，目的是开发整个人脑的三维神经纤维图。

与来自法国神经影像中心Neurospin和意大利佛罗伦萨大学的其他HBP研究人员一起，Axer和他的团队最近使用了几种不同的方法——解剖磁共振成像(amRI)和扩散磁共振成像(dMRI)、双光子荧光显微镜(TPFM)和3D-PLI——对人类海马体的相同组织块进行成像。

TPFM等显微方法提供了小脑体积的亚微米分辨率图像，揭示了大脑皮层的微观结构，但在分析连接偏远脑区的神经纤维时有其局限性，这些神经纤维构建了深部白质结构。电子显微镜测量更是如此，可以以纳米的分辨率了解一立方毫米的脑组织。相比之下，dMRI可以用于全脑水平的纤维追踪成像——视觉观察白质连接，但不能解决单纤维或更小的纤维束。

阿蒙茨说，3D-PLI可以作为微观和宏观方法之间的桥梁。这是因为3D-PLI可以高分辨率地分析神经纤维的结构，同时允许整个大脑切片成像，然后我们可以三维重建它们，以追踪神经纤维连接。

通过结合使用dMRI、TPFM和3D-PLI，这些作者可以在同一参考空间中叠加这三种模式。Axer解释说，这种数据整合只能通过对相同的组织样本进行成像来实现。人类海马块从德国运到法国，然后回到德国，最后到意大利，在那里，在高度专业化的当地设备的帮助下，在不同的实验室对它们进行处理和成像。

然后，这些作者使用大脑的Julich图谱在解剖参考空间中对他们的数据进行空间定位。这三个图谱包含超过250个大脑区域的细胞结构图，构成了HBP多层次人脑图谱的核心。阿蒙茨解释说，我们的大脑图谱使我们能够准确地指出我们在大脑中的哪里找到这些微结构。该数据集可通过HBP的EBRAINS基础设施公开访问，并可在交互式地图查看器中浏览。

这些作者的多尺度方法结合了不同空间尺度的多种模式，以揭示人脑的连接群，这是独特的，并为人脑的工作方式提供了令人兴奋的新见解。

虽然海马体重建是一个很有前景的项目，但国际上仍有一些正在进行(或即将开始)的工作，需要在开放图谱的层面上进行协调，实现多尺度数据的整合。Amunts和Axer强调，这是揭示实验范围内(从轴突到通路)连接原理的先决条件。

换句话说，要描述和理解人脑的嵌套结构，必须采用微观和宏观相结合的综合多尺度方法。这些作者说，这需要对当前的方法进行严格的重新评估，包括纤维追踪成像。(100yiyao.com)

参考资料：

Markus Axer等人，科学，2022，doi :10.1126/Science . abq 2599。

版权声明

本网站所有标注“来源：100医学网”或“来源：bioon”的文字、图片及音视频资料，版权归100医学网网站所有。未经授权，任何媒体、网站、个人不得转载，否则将追究法律责任。获得书面授权转载时，必须注明“来源：100医学网”。其他来源的文章均为转载文章。本网站所有转载文章都是为了传递更多信息。转载内容不代表本站立场。不想被转载的媒体或个人可以联系我们，我们会立即删除。

87%的用户都在使用100医疗网APP随时阅读、评论、分享、交流。请扫描二维码下载-