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分辨率提高16倍！新型显微镜技术清晰重现大脑复杂网络
2025年05月12日 10:19:58
来源：化工仪器网 点击量：4670
近日，奥地利科学技术研究所（ISTA）和谷歌研究院团队开发的一种新型显微镜技术“LICONN”（基于光学显微镜的连接组学），为揭开大脑奥秘提供了助力。
人脑是非常复杂的生物系统，拥有上千亿个神经细胞(神经元)；神经元之间有复杂的神经纤维连接，通过百万亿个连接点(突触)，形成神经网络和主导各种脑功能的神经环路。要理解这个复杂的系统，就需要超高分辨率的光学设备辅助观察。
就在近日，奥地利科学技术研究所（ISTA）和谷歌研究院团队开发的一种新型显微镜技术“LICONN”（基于光学显微镜的连接组学），为揭开大脑奥秘提供了助力。相关论文发表于《自然》杂志。
随着科学技术的快速发展，以及健康需求的不断提升，脑科学研究不仅可以使我们理解认知、思维、意识和语言等脑功能原理，对人类认识自身有重大科学意义，还能够对各种脑功能神经基础进行解析，对有效诊断和治疗脑疾病有重要临床意义，脑科学所启发的类脑研究也将推动新一代人工智能和新型信息产业的发展。
新型显微技术“LICONN”能够重现脑组织以及神经元之间的所有突触连接。它利用标准光学显微镜进行图像采集，并将复杂的分子机制与神经元结构可视化。就像一个“拼图高手”，将每个突触连接正确地与其对应的神经元相连，组装出复杂的大脑网络。
要获得高清晰细节，分辨率必须极高，在几十纳米左右。为此，在此次研究中，科研团队利用了水凝胶的化学和物理特性。水凝胶能吸水膨胀，但膨胀过程受到严格控制。他们将大脑组织嵌入水凝胶中。细胞成分与水凝胶相连，使细胞的精细超微结构被印在水凝胶上，保留下来以供显微镜观察。
传统光学显微镜的分辨率通常为250—300纳米，新技术将有效分辨率提高了16倍，达到了20纳米以下。
与此同时，谷歌的人工智能技术能在更大范围内自动识别神经元及其复杂结构，使重建所有细胞成分这一艰巨任务变得切实可行。
通过遵循这一全面的流程，团队创建了大脑网络的3D渲染图，不仅精确地重现大脑组织，还可视化了神经元连接和网络。科研团队表示，新型显微技术“LICONN”使科学家离拼装出哺乳动物大脑图更近了一步，也有助于更好地理解大脑在健康和疾病状态下的功能。未来，随着技术的优化升级，更高分辨率、更高精确度的显微技术有望问世，为医疗科学研究等领域提供坚实支撑。
素材来源：科技日报
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