Obrazowanie mózgu jest bardzo trudne. Nieinwazyjne techniki, jak rezonans magnetyczny (MRI) dostarczają jedynie szczegółów anatomicznych. Wyższy poziom szczegółowości dostarczają badania mikroskopowe na mózgach zmarłych dawców, ale przecież martwa tkanka zachowuje się zupełnie inaczej niż żywa. To bardzo ogranicza pole manewru.

Zespół uczonych z Uniwersytetu w Amsterdamie połączył dwa standardowe badania: MRI i mikroskopię, uzyskując obrazy 3D dwóch całych mózgów o nieosiągalnym wcześniej poziomie detali. To może pomóc w opracowaniu kompletnej mapy mózgu, a także pchnąć neurobiologię do przodu. Szczegółowych danych dostarcza publikacja w czasopiśmie Science Advances.

Nad nową techniką pracowano przez ponad pięć lat. Holenderscy uczeni umieścili dwa ludzkie mózgi w skanerze MRI na 21 godzin, a następnie pokrojono je na cienkie plasterki i zbadano pod mikroskopem. Obrazy MRI połączono z obrazami ze szkiełek mikroskopowych, uzyskując mapę mózgu, pozwalającą na badanie tkanki z dokładnością do 0,2 mm.

Dr Anneke Alkemade z Uniwersytetu w Amsterdamie powiedziała:

Jesteśmy podekscytowani wszystkimi możliwościami, jakie otwierają się przed neurobiologią. Instruktorzy mogą na przykład wykorzystywać te zbiory danych do szkoleń z neuroanatomii lub wirtualnych sekcji. A możliwość porównania wyników MRI z poszczególnymi białkami wizualizowanymi za pomocą mikroskopu da badaczom lepszy wgląd w słabo zrozumiałe obserwacje MRI, a także dostarczy więcej szczegółów anatomicznych dotyczących małych struktur mózgu.

Aby stworzyć szczegółowe mapy mózgu, konieczne było użycie aparatu MRI o indukcji pola magnetycznego rzędu 7 tesli - to więcej niż standardowe instrumenty wykorzystywane w szpitalach. Do badania użyto specjalnie napisanego oprogramowanie, które pozwoliło na dokładniejsze wychwytywanie różnic między żywą a zakonserwowaną tkanką. Podczas pobierania wycinków, każdy fragment był osobno fotografowany, aby można było go później wykorzystać do cyfrowej korekty. 

Naukowcy mieli zarówno fizyczne fragmenty mózgu na szkiełkach mikroskopowych, jak i cyfrową mapę mózgu. Wykorzystano dodatkowe algorytmy korygujące zniekształcenia tkanek powstałe w wyniku cięcia i obróbki mikroskopowej, dzięki czemu powstały wyjątkowo dokładne zdjęcia mózgu. Efektem finalnym są pełne cyfrowe rekonstrukcje dwóch mózgów.

Nowa technika może pozwolić neuronaukowcom odpowiedzieć na wiele jeszcze niezadanych pytań. Dr Anneke Alkemade wraz z zespołem już pracuje nad jej kolejnymi ulepszeniami.