7月10日從中國科學技術大學獲悉，該校教授畢國強、劉北明聯合合肥綜合性國家科學中心人工智能研究院和中國科學院深圳先進技術研究院團隊，突破性研發出全球最快的小動物全身亞細胞解析度三維成像技術，首次實現小鼠全身神經網絡精細三維圖譜高清繪製，為解析周圍神經調控網絡及疾病機理研究提供了全新工具。相關成果于當日發表于國際學術期刊《細胞》。
在生物體內，億萬周圍神經纖維編織成精密“生命物聯網”，承載著大腦與全身器官的雙向通訊功能，調控生物體的運動、感覺以及內臟。然而，看清這張網的全貌卻極其困難——神經纖維直徑僅為髮絲幾十分之一，且蜿蜒交織遍佈全身。長期以來，受限于成像速度與解析度，“如何同時‘看得清’單根神經纖維，又能‘看得全’全身神經網絡的整體構架”，是神經科學領域懸而未決的技術難題。
聯合研究團隊創新性開發了超高速小鼠全身亞細胞解析度三維成像技術，如同為生命體構建一套“超級CT掃描器”。該技術僅用40小時即可完成成年小鼠全身成像，獲取相當於數千部高清電影記憶體大小的原始圖像數據，效率較現有技術提升數倍至數十倍，解析度也大幅提升至可清晰捕捉直徑數微米的單根神經纖維。基於上述技術，研究人員首次揭示了胸段脊神經元跨多節段投射、迷走神經複雜路徑等全新結構特徵。
“眼見為實，我們可以不依賴間接證據，直接‘看見’全身神經網絡如何精密連接、如何與不同組織器官相互作用。”畢國強表示。這項突破性技術將有望幫助回答生命醫學領域中懸而未決的關鍵問題，為未來精準外周神經調控治療等醫學新技術的開發提供底層結構數據基礎。“例如，通過全面且精準定位如阿爾茨海默症這一類神經退行性疾病的早期結構變異，來明確疾病的致病機理；以可視化方式評估藥物對全身組織和器官的靶向效果，加速藥物研發進程。”畢國強説。
據介紹，團隊將持續公開研究成果圖像數據集，實現資源全球共享，以推動生物醫藥交叉合作。（記者 陳婉婉）
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