激光网3月4日消息，人脑有数十亿个神经元。它们协同工作，使认知和复杂行为等高阶大脑功能成为可能。为了研究这些高阶大脑功能，重要的是要了解神经活动如何在各个大脑区域之间协调。
尽管功能性磁共振成像等技术能够提供对大脑活动的见解，但它们在给定的时间和区域内只能显示这么多信息。涉及使用颅窗的双光子显微镜是产生高分辨率图像的有力工具，但传统的颅视窗很小，因此很难同时研究远处的大脑区域。
现在，由生命和生命系统探索研究中心和国家生理科学研究所领导的一组研究人员引入了一种体内脑成像的新方法，能够大规模和长期地观察清醒小鼠的神经元结构和活动。
这种方法被称为“纳米片掺入光固化树脂”方法，它使用覆盖有光固化树脂的含氟聚合物纳米片来创造更大的颅窗。
“NIRE方法优于以前的方法，因为它产生比以前更大的颅窗，从顶叶皮层延伸到小脑，利用生物相容性纳米片和透明的光固化树脂，其形式从液体变为固体，”东京理科大学和ExCELLS的主要作者Taiga Takahashi说。
在NIRE方法中，光固化树脂用于将聚环氧乙烷涂层的CYTOP固定在大脑表面，这是一种生物惰性和透明的纳米片。这创造了一个“窗口”，可以紧紧地贴合大脑表面，甚至是小脑高度弯曲的表面，并在几乎没有机械应力的情况下长时间保持其透明度，使研究人员能够观察活小鼠的多个大脑区域。
“此外，我们发现，与我们之前的方法相比，PEO-CYTOP纳米片和光固化树脂的组合能够创造出更坚固的颅窗，并在更长的时间内具有更高的透明度。因此，几乎没有运动伪影，即由清醒小鼠的运动引起的图像失真，“高桥说。
颅窗允许以亚微米分辨率进行高分辨率成像，使其适用于观察精细神经结构的形态和活动。
“重要的是，NIRE方法能够进行超过6个月的成像，同时对透明度的影响最小。这应该可以在各个层面以及成熟，学习和神经退行性变期间对神经可塑性进行长期研究，“ExCELLS和NIPS的通讯作者Tomomi Nemoto解释说。
这项研究是神经影像学领域的一项重大成就，因为这种新方法为研究人员研究以前难以或不可能观察到的神经过程提供了强大的工具。具体来说，NIRE方法能够创建具有更长透明度和更少运动伪影的大颅窗，这应该允许大规模、长期和多尺度的体内脑成像。
“这种方法有望解开与生长发育、学习和神经系统疾病相关的神经过程的奥秘。潜在的应用包括研究神经群体编码、神经回路重塑和高阶大脑功能，这些功能依赖于广泛分布区域的协调活动，“Nemoto说。
总之，NIRE方法提供了一个平台，用于研究清醒并从事各种行为的动物在长时间内不同水平的神经可塑性变化，这为增强我们对大脑复杂性和功能的理解提供了新的机会。
