大腦的神經(jīng)回路是極其復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，包含數(shù)十億個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞，這些細(xì)胞間又存在著數(shù)以百億計(jì)的連接。如果只了解其中單個(gè)分子或單個(gè)神經(jīng)細(xì)胞的工作機(jī)理而不了解多個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞之間連接之后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和集體行為方式，則無(wú)法理解大腦復(fù)雜且高等的功能行為，也無(wú)法解釋很多腦部疾病的致病機(jī)理。目前成像技術(shù)眾多，但仍然缺乏可在亞細(xì)胞神經(jīng)元突起水平上描繪出單個(gè)腦組織中所有細(xì)胞以及神經(jīng)投射圖譜的方法。構(gòu)建出一種能快速繪制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接圖譜，展現(xiàn)全細(xì)胞細(xì)節(jié)并與電子顯微成像相關(guān)聯(lián)以發(fā)揮二者優(yōu)勢(shì)的光學(xué)成像技術(shù)，對(duì)了解大腦的工作機(jī)制和相關(guān)疾病機(jī)理具有重大意義。
近期，中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所張若冰課題組提出一種光學(xué)多層干涉斷層成像方法Optical Multilayer Interference Tomography（OMLIT）?？蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)，原本僅用于收集超薄切片的卷帶以及為電鏡成像提供導(dǎo)電性的導(dǎo)電鍍層在光學(xué)顯微鏡下可發(fā)揮獨(dú)特作用：光經(jīng)過(guò)層與層之間的反射與干涉后到達(dá)物鏡，獲得對(duì)比度增強(qiáng)的圖像。OMLIT在此基礎(chǔ)上，通過(guò)測(cè)試收集超薄切片時(shí)所使用的卷帶材料、鍍層材料、鍍層厚度、超薄切片厚度等因素，找到一種在光學(xué)分辨率下獲取滿足介觀尺度下要求的圖像的條件。
這種成像方法另外的優(yōu)勢(shì)在于快速高效準(zhǔn)確。相較于電子顯微鏡成像所需的3.5小時(shí)，OMLIT最快可在12分鐘內(nèi)獲得神經(jīng)突觸水平下的小鼠皮層三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)集（0.95×1.15×0.027mm3），并可區(qū)分和重建所有神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的形態(tài)以及空間位置，以及毛細(xì)血管和神經(jīng)突觸的交織網(wǎng)絡(luò)。使用掃描電鏡驗(yàn)證OMLIT的成像與三維重建精度，展示了兩種成像方法之間的兼容性。科研人員認(rèn)為，未來(lái)可將長(zhǎng)程神經(jīng)投射圖譜與單個(gè)腦組織中全細(xì)胞的局部回路的互補(bǔ)突觸級(jí)細(xì)節(jié)合并，提高大尺度腦圖譜的成像通量。
