科技日報北京10月19日電 (實(shí)習記者張佳欣)韓國研究團隊開(kāi)發(fā)出一種新方法，可使用磁共振成像(MRI)在毫秒級時(shí)間尺度上，非侵入性地跟蹤大腦信號的傳播。這項發(fā)表于《科學(xué)》雜志的最新研究有望給了解大腦帶來(lái)革命性突破。

依賴(lài)血氧水平的功能磁共振成像(fMRI)用于獲取活人的大腦圖像。這項技術(shù)并不是直接觀(guān)察神經(jīng)元活動(dòng)，而是通過(guò)一項指標追蹤大腦中血流的變化，即血氧水平依賴(lài)效應。在實(shí)踐中，通常在幾秒鐘內，依賴(lài)血氧水平的fMRI會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的推移產(chǎn)生多幅圖像。在這項新研究中，研究人員沒(méi)有用到任何全新的儀器設備，而只是修改了磁共振腦部掃描的方式。

這項新技術(shù)名為神經(jīng)元活動(dòng)直接成像(DIANA)，其工作原理是對傳統的MRI機器進(jìn)行改造，以更快的速度，在毫秒級別生成一系列局部圖像。這一速度相當于思維的速度，神經(jīng)信號傳遞在毫秒級別，整個(gè)認知、決策等活動(dòng)只需要0.1秒。然后，研究人員將這些局部圖像拼接在一起，以獲得每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的大腦橫截面的完整視圖。

為了看看他們是否可以通過(guò)這種方法識別大腦活動(dòng)的任何信號，研究人員將麻醉的老鼠放入MRI掃描儀中，然后用電流輕輕敲擊其面部的胡須墊。他們發(fā)現，在電擊后25毫秒左右，他們的技術(shù)產(chǎn)生的圖像在體感皮層(感知胡須刺激的小鼠大腦部分)中記錄了某種信號。

進(jìn)一步探索發(fā)現，DIANA信號實(shí)際上隨著(zhù)時(shí)間的推移而移動(dòng)。它在敲擊胡須墊后大約10毫秒出現在稱(chēng)為丘腦的大腦區域，在大約25毫秒時(shí)移動(dòng)到體感皮層的一個(gè)部分，然后在幾毫秒后在體感皮層的另一部分出現。

通過(guò)使用電生理學(xué)和光遺傳學(xué)等侵入性技術(shù)對同一大腦區域進(jìn)行測量，研究小組表明，DIANA信號實(shí)際上是在追蹤神經(jīng)元活動(dòng)對胡須刺激的反應。

到目前為止，這項新技術(shù)只在小鼠身上進(jìn)行了測試，但研究人員已經(jīng)將其稱(chēng)為“游戲規則的改變者”，這表明它可能會(huì )改變科學(xué)家研究大腦的方式，并可能導致對大腦工作原理的新理解。

總編輯圈點(diǎn)

功能性核磁共振成像這一技術(shù)革新了人類(lèi)對大腦的認識，但要揭開(kāi)大腦神經(jīng)功能的秘密，其空間和時(shí)間分辨率仍有待提高。研究團隊的解決方案，是每隔幾毫秒就拍攝一張特定腦區橫截面圖像，然后將局部的圖像拼接起來(lái)。這種方法在小鼠實(shí)驗中已得到可行性驗證，追蹤到了神經(jīng)元活動(dòng)對刺激的反應。未來(lái)，它有潛力應用于對人腦的研究。這是一項革命性的突破，但并沒(méi)有用到任何全新的儀器設備，科研人員靠著(zhù)改進(jìn)軟件，將MRI的檢測時(shí)間分辨率提升至毫秒級別。(來(lái)源：科技日報)