17.2T 超高频磁共振成像构建小鼠下丘脑图谱揭示结构与功能性别差异

《Nature Communications》：A 17.2T MRI atlas and multiparametric exploration of the mouse hypothalamus reveal sexual dimorphism and lateralization

　　

摘要

由于小鼠下丘脑体积小且位置深，对其结构和功能的理解受到了限制。本文利用17.2特斯拉的超高频磁共振成像（UHF-MRI）技术，实现了对小鼠下丘脑在结构、功能和神经化学方面的高空间分辨率成像。基于高分辨率的离体解剖数据，我们创建了MRI HypoAtlas，该资源改进了现有的研究手段，并揭示了之前无法通过MRI检测到的下丘脑核团。扩散磁共振成像（diffusion MRI）和纤维追踪技术（tractography）绘制了下丘脑内部及与外部结构的连接通路，从而无需预先假设即可进行神经元回路层面的探索。静息状态功能性磁共振成像（resting-state fMRI）结合独立成分分析（independent component analysis）技术发现了新的下丘脑神经网络，进一步证明了UHF-MRI在检测深层脑活动方面的优越性能。1H磁共振光谱（1H-magnetic resonance spectroscopy）分析了神经化学成分，发现了下丘脑内部的性别差异。我们这种综合的多模态研究方法揭示了下丘脑在解剖结构、微观结构和神经化学方面的性别差异，凸显了这些方法学进步的实用价值。这项综合研究为解析下丘脑的神经回路和功能提供了宝贵的依据，有助于深入理解神经内分泌调节机制、行为模式以及疾病发生原理，同时具有直接的临床应用意义。