اختراق تصوير الدماغ: 64 مليون مرة أكثر حدة
تكشف تقنية التصوير بالرنين المغناطيسي من جهد بقيادة ديوك عن دماغ الفأر بالكامل بأعلى دقة.
حقق باحثون من جامعات متعددة طفرة في تقنية التصوير بالرنين المغناطيسي، حيث التقطوا أدق الصور على الإطلاق لدماغ الفأر. يوفر هذا التصوير بالرنين المغناطيسي، جنبًا إلى جنب مع الفحص المجهري للورقة الضوئية، طريقة غير مسبوقة لتصور اتصال الدماغ، مما قد يؤدي إلى فهم أفضل للأمراض التنكسية العصبية لدى البشر.
التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) هو الطريقة التي نتخيل بها الأنسجة اللينة والمائية التي يصعب تصويرها بالأشعة السينية. ولكن في حين أن التصوير بالرنين المغناطيسي يوفر دقة جيدة بما يكفي لاكتشاف ورم في المخ، إلا أنه يجب أن يكون أكثر وضوحًا لتصور التفاصيل المجهرية داخل الدماغ التي تكشف عن تنظيمه.
في جولة تقنية استمرت عقودًا بقيادة مركز ديوك للفحص المجهري مع زملائه في مركز العلوم الصحية بجامعة تينيسي، وجامعة بنسلفانيا، وجامعة بيتسبرغ، وجامعة إنديانا، اتخذ الباحثون التحدي وحسّنوا دقة التصوير بالرنين المغناطيسي. مما يؤدي إلى الحصول على أدق الصور التي تم التقاطها لدماغ الفأر.
بالتزامن مع الذكرى الخمسين لأول تصوير بالرنين المغناطيسي، قام الباحثون بعمل فحوصات لدماغ فأر أكثر هشاشة بشكل كبير من التصوير بالرنين المغناطيسي الإكلينيكي للبشر، وهو المكافئ العلمي للانتقال من رسم 8 بت منقسم إلى تفاصيل واقعية للغاية. لوحة تشاك كلوز.
فوكسل واحد من الصور الجديدة – فكر في الأمر على أنه بكسل مكعب – يبلغ قياسه 5 ميكرون فقط. هذا هو 64 مليون مرة أصغر من فوكسل التصوير بالرنين المغناطيسي.
يصور التصوير بالرنين المغناطيسي Duke دماغ الفأر بالكامل بدقة 64 مليون مرة أفضل من التصوير بالرنين المغناطيسي الإكلينيكي، مما يوفر الأمل في فهم مرض باركنسون ومرض الزهايمر وأمراض أخرى. الائتمان: مركز ديوك للفحص المجهري في فيفو
على الرغم من أن الباحثين ركزوا مغناطيسهم على الفئران بدلاً من البشر، فإن التصوير بالرنين المغناطيسي المكرر يوفر طريقة جديدة مهمة لتصور اتصال الدماغ بأكمله بدقة قياسية. يقول الباحثون إن الرؤى الجديدة من تصوير الفئران ستؤدي بدورها إلى فهم أفضل للظروف لدى البشر، مثل كيفية تغير الدماغ مع تقدم العمر، والنظام الغذائي، أو حتى مع الأمراض التنكسية العصبية مثل مرض الزهايمر.
“إنه شيء يمكّن حقًا. قال جي ألان جونسون، دكتوراه، المؤلف الرئيسي للورقة الجديدة وأستاذ الأشعة والفيزياء والهندسة الطبية الحيوية بجامعة تشارلز إي بوتمان ، يمكننا أن نبدأ في النظر إلى الأمراض التنكسية العصبية بطريقة مختلفة تمامًا..
تأتي إثارة جونسون منذ وقت طويل. العمل الجديد للفريق، الذي نُشر في 17 أبريل في Proceedings of the National Academy of Sciences ، هو تتويج لما يقرب من 40 عامًا من البحث في مركز Duke for In Vivo Microscopy .
على مدى العقود الأربعة، قام جونسون وطلابه من خريجي الهندسة والعديد من المتعاونين معه في Duke and far بتنقيح العديد من العناصر التي، عند دمجها جميعًا، جعلت قرار التصوير بالرنين المغناطيسي الثوري ممكنًا.
يسمح التصوير بالرنين المغناطيسي فائق القوة والمدمج مع الفحص المجهري للصفائح الضوئية للباحثين بإنشاء مخطط أسلاك عالي الدقة للدماغ بأكمله في الفئران. الائتمان: مركز ديوك للفحص المجهري في فيفو
تتضمن بعض المكونات الرئيسية مغناطيسًا قويًا بشكل لا يصدق (تعتمد معظم أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي السريرية على مغناطيس تسلا 1.5 إلى 3؛ يستخدم فريق جونسون مغناطيس تسلا 9.4 Tesla)، وهي مجموعة خاصة من ملفات التدرج أقوى 100 مرة من تلك الموجودة في التصوير بالرنين المغناطيسي الإكلينيكي وتساعد في إنشاء صورة الدماغ، وجهاز كمبيوتر عالي الأداء يعادل ما يقرب من 800 جهاز كمبيوتر محمول يتم تحريكها بعيدًا لتصوير دماغ واحد.
بعد أن قام جونسون وفريقه “بمسح ضوء النهار للخارج”، يرسلون الأنسجة ليتم تصويرها باستخدام تقنية مختلفة تسمى الفحص المجهري للورقة الضوئية. تمنحهم هذه التقنية التكميلية القدرة على تصنيف مجموعات محددة من الخلايا عبر الدماغ، مثل الخلايا التي تصدر الدوبامين لمراقبة تطور مرض باركنسون.
يقوم الفريق بعد ذلك برسم خرائط لصور الألواح الضوئية، والتي تعطي نظرة دقيقة للغاية لخلايا الدماغ، على فحص التصوير بالرنين المغناطيسي الأصلي، وهو أكثر دقة من الناحية التشريحية ويوفر رؤية حية للخلايا والدوائر في جميع أنحاء الدماغ.
مع هذه الصور المجمعة لبيانات الدماغ الكاملة، يمكن للباحثين الآن النظر في الألغاز المجهرية للدماغ بطرق لم تكن ممكنة من قبل.
تُظهر مجموعة واحدة من صور التصوير بالرنين المغناطيسي كيف يتغير الاتصال على مستوى الدماغ مع تقدم عمر الفئران، وكذلك كيف تتغير مناطق معينة، مثل المنظار الفرعي المتعلق بالذاكرة، أكثر من بقية دماغ الفأر.
تعرض مجموعة أخرى من الصور بكرة من الوصلات الدماغية بلون قوس قزح تسلط الضوء على التدهور الملحوظ للشبكات العصبية في نموذج فأر مصاب بمرض الزهايمر.
الأمل هو أنه من خلال جعل التصوير بالرنين المغناطيسي مجهرًا عالي القوة، يمكن لجونسون وآخرون فهم نماذج الفئران للأمراض البشرية بشكل أفضل، مثل مرض هنتنغتون ومرض الزهايمر وغيرهما. وهذا يجب أن يؤدي إلى فهم أفضل لكيفية عمل الأشياء المتشابهة أو تنحرف عند الناس.
قال جونسون: “كشفت الأبحاث التي يدعمها المعهد الوطني للشيخوخة أن التدخلات الغذائية والعقاقير المتواضعة يمكن أن تؤدي إلى حياة أطول بنسبة 25٪ في الحيوانات”. “إذن، السؤال هو، هل دماغهم لا يزال سليما خلال هذا العمر الطويل؟ هل ما زال بإمكانهم حل الكلمات المتقاطعة؟ هل سيكونون قادرين على أداء سودوكو على الرغم من أنهم يعيشون لمدة أطول بنسبة 25٪؟ ولدينا القدرة الآن على النظر إليه. وأثناء قيامنا بذلك، يمكننا ترجمة ذلك مباشرة إلى الحالة البشرية “.
المصدر: scitechdaily
قد يهمك:
