要了解我们的大脑是如何工作的，没有办法绕过研究不同的大脑区域是如何通过神经纤维相互连接的。在最新一期的《科学》杂志上，人类大脑计划 (HBP) 的研究人员回顾了该领域的现状，提供了有关大脑连接组如何在不同空间尺度上(从分子和细胞到宏观水平)构建的见解，以及评估现有方法和未来要求以了解连接组的复杂组织。
“仅用一种或两种方法研究大脑连接是不够的，”作者兼 HBP 科学主任 Katrin Amunts 说，他是 Forschungszentrum Jülich 和 C. & O 神经科学与医学研究所 (INM-1) 的负责人。杜塞尔多夫大学医院沃格特脑研究所。
“连接组嵌套在多个层次上。要了解它的结构，我们需要通过在多尺度方法中结合不同的实验方法并将获得的数据整合到多层次的地图集中，例如 Julich Brain Atlas，同时查看多个空间尺度我们已经开发出来的。”
来自 Forschungszentrum Jülich 和伍珀塔尔大学物理系的 Markus Axer 和他在 INM-1 的团队开发了一种独特的方法，称为 3D 偏振光成像 (3D-PLI) 来可视化神经显微分辨率的纤维。研究人员在连续的大脑切片中追踪纤维的 3D 过程，目的是开发整个人脑的 3D 纤维图谱。
与来自法国 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几种不同的方法对人类海马的相同组织块进行了成像：解剖和扩散磁共振成像(aMRI 和 dMRI)，两种-光子荧光显微镜(TPFM)和3D-PLI，分别。
像 TPFM 这样的显微镜方法提供了小脑容量的亚微米分辨率图像，揭示了大脑大脑皮层的微观结构，但它们在解开连接遥远大脑区域的纤维方面存在局限性，这些纤维构建了深部白质结构。对于电子显微镜测量来说更是如此，它能够以纳米分辨率洞察一立方毫米的脑组织。相比之下，dMRI 可用于全脑水平的纤维束成像——可视化白质连接——但不能分辨单个纤维或小束。
“3D-PLI 是微观和宏观方法之间的桥梁，”Amunts 说。“这是因为 3D-PLI 以高分辨率解析纤维结构，同时允许对全脑部分进行成像，然后我们可以在 3D 中重建以追踪纤维连接。”
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