Ученые создают высокодетальные 3D-реконструкции человеческого мозга
Создание исчерпывающей карты человеческого мозга давно является целью нейроанатомов. Неинвазивные методы визуализации, такие как магнитно-резонансная томография (МРТ), позволяют ученым исследовать мозг здорового живого человека, но обеспечивают лишь ограниченную анатомическую детализацию.
Более высокий уровень детализации можно получить с помощью микроскопии мозга умерших доноров, обычно фокусируясь на небольших структурах мозга, изображенных в 2D. Теперь команда под руководством ученых из Университета Южной Африки объединила МРТ и микроскопию для получения 3D-изображений двух целых мозгов с ранее непревзойденным уровнем детализации. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
Команда UvA работала более пяти лет вместе с исследователями из Института Макса Планка в Лейпциге, чтобы построить мост между сверхвысокопольной МРТ и микроскопией для создания изображений мозга. Два человеческих мозга, пожертвованных науке, были помещены в МРТ-сканер на 21 час, а затем исследованы под микроскопом. Затем снимки МРТ были объединены со слайдами микроскопии, в результате чего были получены изображения мозга, позволяющие исследовать его на уровне деталей 200 мм (0,2 мм).
"Мы в восторге от всех возможностей, которые это может открыть для нашей области. Например, преподаватели могут использовать эти наборы данных для обучения нейроанатомии или виртуальных вскрытий. А возможность сравнить результаты МРТ с отдельными белками, визуализированными с помощью микроскопии, позволит исследователям лучше понять малопонятные наблюдения МРТ, а также получить больше анатомических подробностей о небольших структурах мозга"
Исследователи использовали систему МРТ сверхвысокого поля 7 Тесла, которая имеет более мощный магнит, чем системы МРТ, обычно используемые в больницах. Программное обеспечение МРТ было запрограммировано исследователями специально для этих исследований, чтобы учесть различия между живой и консервированной тканью. Во время разрезания ткани каждый участок фотографировался отдельно, чтобы впоследствии можно было использовать его для цифровой коррекции деформации тканей в микроскопических срезах. Отдельные участки мозга были помещены на специально заказанные стеклянные слайды и обработаны с помощью изготовленного на заказ лабораторного оборудования.
После оцифровки отдельных слайдов микроскопии исследователи создали новые алгоритмы для коррекции деформации тканей, возникшей в результате резки и обработки микроскопа. После нескольких недель непрерывных расчетов исследователи наконец смогли создать полную реконструкцию двух отдельных мозгов.
