單根神經纖維清晰可見！中國科學家實現小鼠全身“高清全景成像”

記者從中國科學技術大學獲悉，該校畢國強教授、劉北明教授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。相關成果于北京時間7月10日發表于國際學術期刊《細胞》（Cell），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。

在生物體內，一張由億萬周圍神經纖維編織成的精密“生命物聯網”無處不在，承載著大腦與全身器官的雙向通訊，調控運動、感覺以及內臟功能。然而，看清這張網絡的全貌卻極其困難——神經纖維直徑僅為髮絲幾十分之一，蜿蜒交織遍佈全身。長期以來，受限于成像速度與解析度矛盾，“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。

研究團隊創新性開發了一套超高速小鼠全身亞細胞解析度三維成像技術“blockface-VISoR”，如同為生命體構建一套“超級CT掃描器”。該技術僅用40小時即完成成年小鼠全身成像，獲取單通道約70TB原始圖像數據（相當於數千部高清電影），效率較現有技術提升數倍至數十倍，解析度也從傳統光片顯微成像的組織細胞級提升至均一亞細胞級，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。

“我們不再依賴間接證據，而是真正直接‘看見’了全身神經網絡如何精密連接，信號傳導的‘生命物聯網’如何佈局。”畢國強教授表示。這項突破性技術有望解答神經生物學、發育生物學、解剖學及生物醫學等領域眾多懸而未決的根本問題，並應用於生物醫學研究及疾病機制解析，為未來精準神經調控療法的開發奠定堅實的結構基礎。例如，通過全面且精準定位神經退行性疾病（如阿爾茨海默症）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（包括基因編輯療法）對全身組織和器官的靶向效果，加速藥物研發進程。

據介紹，該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。

（總臺記者 王利）