《细胞》重磅：全身“高清全景成像”来了！全面揭秘体内神经网络

来源：学术经纬 2025-07-20 15:19

在生物学和医学研究中，理解神经系统的精细结构，是揭示其功能和相关疾病机制的关键。此前，科学家们已经揭示了大脑的各类微观细节，例如去年《科学》杂志一项研究突破性地绘制了大脑皮层高分辨率细节图，展示出颞叶皮层中每个细胞以及神经元之间的连接网络；今年5月《自然》的一项研究则展示了一种全新技术，可以分辨出大脑神经元之间的单个突触连接。

相较于针对大脑神经系统的飞速进展，周围神经系统（PNS）的高清成像面临着巨大挑战。PNS承载了大脑与全身器官的信息交流和调控工作，包括运动、呼吸、感知等多种功能都离不开PNS的精密调节。因此，绘制遍布全身的周围神经系统精细连接图谱，将有助于进一步理解神经系统复杂功能机制，为破解各类神经疾病提供线索。

近日，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心和生命科学与医学部毕国强教授、刘北明教授，联合合肥综合性国家科学中心人工智能研究院和中国科学院深圳先进技术研究院团队，在《细胞》杂志发表了一项突破性研究。研究团队成功开发出世界最快的小动物全身亚细胞级高清三维成像技术，实现了周围神经系统精细图谱的高效绘制。

早在数年前，该研究团队曾开发过一种同步飞扫技术（VISoR），该技术能结合大体积生物样品厚切片和透明化处理进行三维显微成像，在1.5小时内完成小鼠全脑样品的亚微米分辨率成像。不过，由于全身多样化的组织类型和不规则结构，在切片过程中极易发生组织离散和丢失，因此该技术并不适用于小鼠全身切片。

在新研究中，作者进一步对VISoR技术进行了更新，增加了配套的全身透明化和水凝胶包埋的样品制备流程ARCHmap。ARCHmap技术利用心脏灌注循环系统将小鼠全身透明化，可以完美保留荧光蛋白和抗体标记信号。

随后，创新的blockface-VISoR技术将振动切片机与超高速显微镜相结合，以200帧/秒的速度扫描样品。配合自主研发的智能拼接算法，新技术仅需40小时就能完成一只8厘米长成年小鼠的全身成像，分辨率达到惊人的1微米级。

借助这一革命性技术，研究团队取得了一系列重要发现。在小鼠中，他们成功重建了191个胸段脊髓神经元的完整投射路径，首次揭示了单个脊髓神经元的跨节段投射特征；此外，研究还发现了交感神经普遍存在的 血管伴随 模式 在除胃肠外的90%器官中，交感神经会紧密缠绕血管形成网状结构；并解析了迷走神经的整体投射构架和单纤维复杂投射路径。

▲小鼠全身成像细节图（图片来源：参考资料[1]）

研究者指出，这项突破性的技术不仅有助于建立周围神经连接图谱研究的新范式和解决神经调控结构的基础性问题，也在发育生物学、系统解剖学和生物医药等领域具有重要应用前景。

▲研究示意图（图片来源：参考资料[1]）

在医学应用方面，该技术为高血压、癫痫等疾病的机制研究和治疗优化提供了全新视角。例如，通过高清成像可以精确观察高血压患者肾交感神经的异常分布特征，为介入治疗提供精准定位；在癫痫治疗中，迷走神经刺激靶点的优化选择也将因此受益。新研究从 脑图谱 到 全身图谱 的跨越，为理解神经系统的整体工作机制奠定了坚实基础。

参考资料：[1] High-speed mapping of whole-mouse peripheral nerves at subcellular resolution. Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.06.011

： ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 。 视频 小程序 赞 ，轻点两下取消赞 在看 ，轻点两下取消在看 分享 留言 收藏 听过