鼠腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的同步輻射3D成像研究

亢舜彤 吳 桐 陳焯輝 張萌琦

（中南大學(xué)湘雅醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科 長(zhǎng)沙410008）

人體有數(shù)以百億計(jì)的神經(jīng)元維持生理活動(dòng)，腦功能主要依賴于神經(jīng)元的聚集及其形成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。腦復(fù)雜生理功能的維持依賴于微神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的完整，因此對(duì)腦神經(jīng)血管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及連接的研究有助于深入理解和認(rèn)知腦的復(fù)雜功能［1］。腦血管疾病的病理生理過程涉及血管和神經(jīng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的損傷修復(fù)，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，神經(jīng)血管單元將發(fā)生結(jié)構(gòu)與功能重塑，使機(jī)體微神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)態(tài)失調(diào)，進(jìn)而影響患者機(jī)體生理活動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致患者神經(jīng)功能缺損甚至死亡［2］。精準(zhǔn)的腦部結(jié)構(gòu)解析提供神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的精細(xì)結(jié)構(gòu)，是深入神經(jīng)科學(xué)研究的關(guān)鍵。因此，獲得三維超高分辨率數(shù)字化成像和立體網(wǎng)絡(luò)形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)是評(píng)估中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病病理改變的重要前提。

同步輻射顯微成像技術(shù)已被公認(rèn)為探索生物三維結(jié)構(gòu)的有力工具，其分辨率最高可至亞微米級(jí)。中國(guó)上海同步輻射裝置具備強(qiáng)大的中等能量光源，當(dāng)高能電子接近光速在儲(chǔ)存環(huán)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)方向在磁場(chǎng)的作用下發(fā)生變化，產(chǎn)生的電磁輻射因而具有高能量、高相干、高方向性、高效率、準(zhǔn)平行等特性，比實(shí)驗(yàn)室或醫(yī)用X射線源所獲得的光束高出十個(gè)量級(jí)以上，可為本研究提供高精度數(shù)據(jù)［3］。目前，利用同步輻射光源對(duì)生物腦組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行的相關(guān)科學(xué)研究往往集中在血管網(wǎng)絡(luò)，而涉及單個(gè)及多個(gè)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)連接成像方面的研究較少。……