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我院费鹏教授课题组研究成果在《先进科学》上发表

作者: 时间:2019-12-06 点击数:

解析大脑中复杂的神经结构是神经科学的挑战之一。为了揭示整个大脑中不同功能的神经元的分布特征,需要在宏观尺度的全脑上进行单细胞水平的三维成像。创建如此大规模的全脑数据集也对当前的三维光学显微成像技术提出了很大的挑战。

近日,华中科技大学光学与电子信息学院费鹏教授课题组联合武汉光电国家研究中心朱䒟教授课题组在《先进科学》(Advanced Science)上发表题为“Fast, 3

D Isotropic Imaging of Whole Mouse Brain Using Multiangle-Resolved Subvoxel SPIM”(多角度亚体素光片显微镜实现全脑快速高分辨成像)(https://doi.org/ 10.1002/advs.201901891)的论文。论文提出了一种名为MultiAngle-Resolved Subvoxel SPIM (多角度亚体素光片显微成像,Mars-SPIM)的成像技术,通过将三维成像、多角度体素超分辨计算和组织透明化技术三者进行了创新的结合,成功克服了传统三维成像方法中高空间分辨率和大成像视野的矛盾,同时很好地解决了厚样品深层光散射/吸收的问题。相较于传统的组织三维成像方法,Mars-SPIM技术可提供显著更高的光学通量,允许研究人员方便地获取全鼠脑(或其他厚器官,组织)各向同性单细胞分辨率(1μm3体素)的三维图像,总体成像时间小于30分钟。

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图1 多角度亚体素光片显微镜原理示意图

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图2 多角度亚体素光片显微镜在全脑成像上的应用

基于该技术,本文还进一步展示了通过将重建的全鼠脑三维数据与艾伦(Allen)脑图谱进行配准,可进行各脑区神经元计数、跨脑区神经元长程投射追踪等定性和定量的生物分析。因此,我们期待该新型技术在未来能给神经科学、组织学、病理学的研究提供帮助。

华中科技大学光学与电子信息学院博士生聂俊、刘洒,以及武汉光电国家研究中心俞婷婷副研究员为本论文共同第一作者,华中科技大学光学与电子信息学院费鹏教授和武汉光电国家研究中心朱䒟教授为论文共同通讯作者。该研究还得到了武汉光电国家研究中心曾绍群教授和同济医学院梅伟教授团队的指导和帮助,同时在国家重点研发计划、国家自然科学基金和武汉光电国家研究中心创新基金的资助下完成。

最后,我们很期待与对技术仪器化和生物医学应用有兴趣的同仁们进行深度交流和合作。如对组织透明化有兴趣请联系朱䒟教授(dawnzh@mail.hust.edu.cn),如对该光学技术的细节及潜在的成像应用有兴趣请联系费鹏教授(feipeng@hust.edu.cn)。

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