МРТ нового поколения: ученым удалось запечатлеть самые подробные в истории изображения мозга

Прошло полвека с тех пор, как американский химик Пал Латербур впервые применил технологию магнитно-резонансной томографии (МРТ), и с тех пор многое изменилось. В ознаменование этого исторического события в медицине группа ученых сделала самые четкие в истории снимки мозга мыши, пишет New Atlas.

В Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и интересные новости из мира науки!

После почти четырех десятилетий работы исследователи из Центра микроскопии в естественных условиях Университета Дьюка вместе с учеными из Научного центра здоровья Университета Теннесси, Университета Пенсильвании, Университета Питтсбурга и Университета Индианы создали снимки, которые в 64 миллиона раз четче, чем позволяет современная технология МРТ.

Насколько резким является "резкость"? Скажем так: МРТ удалось получить настолько детальные изображения, что размер каждого вокселя (трехмерный эквивалент пикселя) составляет всего 5 микрон, или пятитысячную часть миллиметра. Проще говоря, если современная технология МРТ позволяет обнаружить опухоли мозга, то новая технология выводит все на новый уровень, показывая гораздо более детальные связи и организацию.

Используя эту новую технологию, исследователи смогли получить потрясающие изображения схемных данных по всему мозгу мыши. Они считают, что такой уровень детализации изображений позволит лучше понять, как мозг меняется со временем, особенно с возрастом, диетой и нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера.

Ведущий автор работы Г. Аллан Джонсон, профессор радиологии, физики и биомедицинской инженерии в Дьюке, в восторге от возможностей, которые открывает новая технология. "Это то, что действительно открывает новые возможности", – сказал он. "Мы можем начать рассматривать нейродегенеративные заболевания совершенно по-другому".

Такое невероятное разрешение МРТ стало возможным только благодаря впечатляющей технологии. Команда использовала мощный магнит 9,4 Тесла (в клинических МРТ обычно используется магнит от 1,5 до 3 Тесла), градиентные катушки в 100 раз сильнее, чем при стандартном сканировании, и суперкомпьютер, эквивалентный 800 ноутбукам, и все это работало на захват одного мозга мыши.

Но подождите, это еще не все. После завершения МРТ исследователи просканировали ткани мозга с помощью листовой микроскопии. Это позволило им пометить конкретные группы клеток и проследить, как нейродегенеративные заболевания прогрессируют с течением времени.

Используя наборы мышей разного возраста и генетического состава, ученые смогли увидеть, как с течением времени менялась связность мозга животных в целом и как некоторые регионы, например, связанный с памятью субикулум, изменялись значительно сильнее, чем другие области. Изображения также показали, как болезнь Альцгеймера разрушает нейронные сети.

Это исследование может проложить путь к дальнейшему развитию технологий, позволяющих так детально запечатлеть человеческий мозг. Это позволит лучше понять, как изменяются ткани со временем и какие меры могут помочь предотвратить дегенерацию.

"Исследования, проведенные при поддержке Национального института старения, показали, что умеренные диетические и лекарственные вмешательства могут привести к тому, что животные будут жить на 25% дольше", – сказал Джонсон. "Вопрос в том, сохранится ли их мозг в течение этой продолжительной жизни? Смогут ли они по-прежнему разгадывать кроссворды? Смогут ли они решать судоку, несмотря на то, что живут на 25% дольше? И теперь у нас есть возможность посмотреть на это. И по мере того, как мы это делаем, мы можем перевести это непосредственно в состояние человека".

Таким образом, эта невероятная технология МРТ расширяет границы наших знаний о мозге и может привести к революционным открытиям в области нейродегенеративных заболеваний и старения. Удивительно думать о том, что ждет нас в будущем с еще более совершенными технологиями.