近日，中國科學技術大學畢國強教授、劉北明教授聯(lián)合合肥綜合性國家科學中心人工智能研究院等國內團隊，突破性研發(fā)出全球最快的小動物全身亞細胞分辨率三維成像技術，首次實現(xiàn)小鼠全身神經網(wǎng)絡精細三維圖譜高清繪制，為解析周圍神經調控網(wǎng)絡及疾病機理研究提供了全新工具。相關成果于北京時間10日發(fā)表于《細胞》。

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(lián)網(wǎng)”，承載著大腦與全身器官的雙向通信，調控運動、感覺以及內臟功能。然而，神經纖維直徑僅為發(fā)絲幾十分之一，蜿蜒交織遍布全身。如何同時“看得清”單根神經纖維，又能“看得全”全身神經網(wǎng)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(chuàng)新性開發(fā)了一套超高速小鼠全身亞細胞分辨率三維成像技術，如同為生命體構建一套“超級CT掃描儀”。該技術僅用40小時即完成成年小鼠全身成像，獲取單通道約相當于數(shù)千部高清電影的70TB原始圖像數(shù)據(jù)，效率較現(xiàn)有技術提升數(shù)倍至數(shù)十倍，分辨率也從傳統(tǒng)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(shù)微米的單根神經纖維。基于上述技術，研究人員首次揭示了胸段脊神經元跨多節(jié)段投射、迷走神經復雜路徑等全新結構特征，并能夠精確解析腦神經、脊神經和自主神經等不同類型周圍神經的三維連接結構，為中樞—周圍神經圖譜繪制、疾病機制解析等提供全維度研究技術。

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“我們真正直接‘看見’了全身神經網(wǎng)絡如何精密連接，信號傳導的‘生命物聯(lián)網(wǎng)’如何布局。”通訊作者畢國強教授表示，這項突破性技術有望解答神經生物學、發(fā)育生物學、解剖學及生物醫(yī)學等領域眾多懸而未決的根本問題，并應用于生物醫(yī)學研究及疾病機制解析，為未來精準神經調控療法的開發(fā)奠定堅實的結構基礎。

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