新技术看清“大脑交通图”

  近日，浙江大学医学院系统神经与认知科学研究所王菁教授团队，开发出红外光神经刺激功能磁共振整合技术，首次在活体脑中获得亚毫米级的脑连接组，从而实现更快速、更系统、更清晰地看清“大脑交通图”，了解信息的传递轨迹。相关成果发表在《科学·进展》杂志上。

  人的大脑中神经密布，大脑神经相互连接形成网络。信息从感觉器官输入，经大脑网络传递和处理，最终产生记忆、情绪和行为。因此，要理解大脑就需要掌握“大脑交通图”，就好像人们出行时须有地图导航一样。以往，科学家绘制神经连接图往往需要牺牲动物制作脑片，方法复杂且耗时。而王菁团队发明的新技术结合了激光刺激和磁共振功能成像，能快速地以三维形式、经过1个小时～2个小时的扫描即可获得脑功能连接的初步结果，极大地方便了研究全脑尺度各脑区的响应程度。

  当红外光脉冲照射到目标脑区，引起脑内神经响应，也会引起相应的血氧变化。这种血氧信号便能够被磁共振功能成像捕获。团队能在亚毫米级分辨率上捕捉大脑的响应位置，为科学家研究大脑皮层中各个功能柱及皮层分层的神经活动提供基础。

  在灵长类动物的大脑中，功能柱是信息处理的单元。“该方法可以被用于系统性地逐个刺激皮层功能柱，从而全面地描绘灵长类亚毫米水平连接组。”王菁介绍，这项新技术将为绘制高分辨率功能柱的全脑网络图奠定基础，为大规模全脑功能连接研究开启大门。通过厘清各个功能柱之间的连接，将极大帮助人们理解灵长类大脑的工作原理，了解脑疾病的发生发展，促进神经科学、心理学、医学和人工智能等的发展。