利用新一代超高梯度扩散MRI技术可视化活体人脑的皮层层状结构

《Communications Biology》：Visualizing cortical laminar architecture in the living human brain using next-generation ultra-high-gradient diffusion MRI

　　

摘要

了解大脑皮层的层状微结构对于理解人脑的组织结构至关重要。我们利用最新一代的连接组MRI扫描仪（最大梯度强度为500mT/m，切换率为600 T/m/s），通过基于超分辨率技术生成的1毫米扩散MRI数据，对皮层深度依赖性的细胞体及突触密度成像指标（SANDI）进行分析，从而研究了活体皮层的层状细胞结构和髓鞘结构。SANDI分析显示出了不同的层状特征：在大约55%的皮层深度处，细胞体内信号比例达到峰值，而随着深入更深的皮层层，突触内的信号比例则上升，这一结果与已知的组织学模式一致。视觉皮层的细胞体内信号比例高于运动皮层，尤其是在较深的层中。在表层，细胞体内信号比例与皮层曲率呈正相关，而在较深的层中则呈负相关，这表明皮层微结构与几何形态之间存在层特异性关联。这些研究结果证明了无创绘制皮层层状结构的可行性，为组织学研究提供了潜在的活体替代方法，并为未来利用高性能梯度MRI研究皮层层状结构奠定了基础。