Как заглянуть в мозг и увидеть структуры с разрешением всего в сотню микрометров? Исследователи из Центра биомедицинской визуализации Athinoula A. Martinos Массачусеттсткой клиники общего профиля смогли ответить на этот вопрос, использовав 7-тесловый магнитно-резонансный томограф, особую приемно-передающую катушку и умерший мозг. О подробностях эксперимента они рассказали в препринте, опубликованном в базе bioRxiv.

Полученные изображения.Credit: Andre van der Kouwe et al. 2019
Полученные изображения.Credit: Andre van der Kouwe et al. 2019

Анатомию можно изучать не только по гистологическим срезам, но и при помощи магнитно-резонансной томографии с высоким разрешением. Для этих целей созданы магнитно-резонансные томографы с высокой напряженностью магнитного поля, и некоторые из них (7 Тесла) уже даже одобрены для клинической практики (правда, пока еще не в России).

Тем не менее хоть четкость изображений мозга живого человека и велика в таком аппарате, этого недостаточно для точнейших атласов, подобных гистологическим, поэтому исследователи пользуются технологией ex vivo, изучая части мертвого мозга. И американские ученые впервые провели подобные эксперимент с целым мозгом человека.

Для этого им пришлось создать специальную объемную приемно-передающую катушку с 31-канальной матрицей и напечатать на 3D-принтере прозрачный уретановый кейс для мозга. Предметом исследования стало содержимое черепной коробки 58-летней женщины, погибшей в отделении интенсивной терапии от вирусной пневмонии, но предварительно принявшей решение отдать свой мозг на научные исследования. Орган зафиксировали в формалине, где он пролежал 35 месяцев, а перед экспериментом перенесли в перфторполиэфир, понижающий артефакты магнитной восприимчивости.

Так выглядела катушка с кейсом для мозга и находящимся внутри органом. Credit: Andre van der Kouwe et al. 2019
Так выглядела катушка с кейсом для мозга и находящимся внутри органом. Credit: Andre van der Kouwe et al. 2019

Сканирование проходило в 7-тесловом МРТ и в общей сложности длилось около пяти суток (100 часов). Исследователи использовали протокол, содержащий импульсные последовательности FLASH с четырьмя углами поворота и дальнейшим синтезом в единую картину. Полученные изображения имели невероятно высокое разрешение в менее 100 микрометров. Сходной разрешающей способности раньше удавалось добиться только при сканировании небольших участков мозга.

После реконструкции они создали несколько баз данных, куда поместили полученные тома. Авторы сообщили, что намерены делиться изображениями в научных и образовательных целях.

«Мы предполагаем широкий спектр исследовательских, образовательных и клинических применений для этого набора данных, которые могут улучшить понимание анатомии человеческого мозга в отношении здоровья и различных заболеваний», — отмечают они.

7 Tesla MRI of the ex vivo human brain at 100 micron resolution by Brian L Edlow, Azma Mareyam, Andreas L Horn, Jonathan Polimeni, M Dylan Tisdall, Jean Augustinack, Jason P Stockman, Bram R Diamond, Allison Stevens, Lee S Tirrell, Rebecca D Folkerth, Lawrence L Wald, Bruce Fischl, Andre van der Kouwe. Published May 2019

doi: https://doi.org/10.1101/649822

Источник

 

07.06.2019