據(jù)美國(guó)媒體近日?qǐng)?bào)道，馬薩諸塞州總醫(yī)院(MGH)韋爾曼光學(xué)醫(yī)療中心研究人員開(kāi)發(fā)出了一種分辨率精確達(dá)到1微米的血管內(nèi)成像技術(shù)——微光學(xué)相干X射線斷層攝影術(shù)(MicroOCT)，能在細(xì)胞和亞細(xì)胞的尺度顯示冠狀動(dòng)脈疾病的詳細(xì)情況，顯示單個(gè)動(dòng)脈細(xì)胞和炎癥細(xì)胞，還能識(shí)別出冠狀動(dòng)脈樣本內(nèi)部的敏感斑塊，比普通X射線斷層攝影術(shù)(OCT)清晰10倍。研究近日發(fā)表在《自然·醫(yī)學(xué)》雜志網(wǎng)站上。
　　  OCT是通過(guò)反射近紅外光，生成血管內(nèi)部圖像的導(dǎo)管技術(shù)。該技術(shù)已經(jīng)用于探查可能導(dǎo)致動(dòng)脈破裂的斑塊，但標(biāo)準(zhǔn)的OCT圖像清晰度只能看到大于10微米的結(jié)構(gòu)。MicroOCT使用了新型透鏡和先進(jìn)的成像組件，能看清1微米的結(jié)構(gòu)，在觀察傳統(tǒng)病理學(xué)的組織切片時(shí)，能更快、更完整地顯示出樣板的3維空間細(xì)節(jié)。
　  　研究人員介紹，利用MicroOCT能顯示的圖像信息包括：冠狀動(dòng)脈內(nèi)表面細(xì)胞、形成冠狀動(dòng)脈斑的炎癥細(xì)胞、產(chǎn)生膠原蛋白引起炎癥的平滑肌細(xì)胞、形成凝血塊的纖維蛋白和血小板。其還能拍攝置于冠狀動(dòng)脈內(nèi)部的支架，清晰分辨出裸金屬支架和覆蓋其上的藥物緩釋聚合材料，看到聚合涂層上面的縫隙。
　　  “比如，冠狀動(dòng)脈粥樣硬化常會(huì)導(dǎo)致突發(fā)性心臟病，而MicroOCT的對(duì)比度和分辨率足以觀察該病的細(xì)胞和亞細(xì)胞成分。”該研究領(lǐng)導(dǎo)人、馬薩諸塞州總醫(yī)院病理學(xué)部韋爾曼中心的格雷·泰爾尼說(shuō)，“更高的性能有助于人們深入到顯微尺度觀察疾病特征，加深對(duì)冠狀動(dòng)脈疾病的理解、診斷和治療監(jiān)控。”
　　  泰爾尼還指出，在人體上應(yīng)用MicroOCT可能還需要3年到5年。它的分辨率提高了10倍，能直接觀察病人冠狀動(dòng)脈內(nèi)部的細(xì)胞并能跟蹤監(jiān)測(cè)，有助于對(duì)目前的許多冠狀動(dòng)脈疾病理論進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈破裂或堵塞的險(xiǎn)情，植入支架設(shè)備后還可監(jiān)控康復(fù)過(guò)程，減少昂貴且有副作用的抗凝血藥物用量。
研究人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的通訊和協(xié)調(diào)運(yùn)作，是現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域最大的挑戰(zhàn)之一。據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)7月13日（北京時(shí)間）報(bào)道，最近，以色列特拉維夫大學(xué)電力工程學(xué)院開(kāi)發(fā)出一種新型芯片實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，利用先進(jìn)材料和組織工程技術(shù)將神經(jīng)元和電子學(xué)結(jié)合起來(lái)，研究腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工作原理。研究論文發(fā)表在最新一期《科學(xué)公共圖書(shū)館·綜合》上。
　　以色列特拉維夫大學(xué)電力工程學(xué)院博士生馬克·史恩說(shuō)，計(jì)算機(jī)的邏輯運(yùn)算建立在人類邏輯的基礎(chǔ)上，但計(jì)算機(jī)的信息處理過(guò)程能分解成單個(gè)邏輯步驟，而人腦的信息處理過(guò)程卻不可以。人腦由大量的電路互相連接而成，腦電路工作就像在編碼，我們可以通過(guò)簡(jiǎn)化腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，控制細(xì)胞之間的連接，來(lái)研究人腦邏輯。
　　研究人員利用電極和活的神經(jīng)細(xì)胞連接成一種特殊結(jié)構(gòu)，讓其在培養(yǎng)皿中生成各種大小不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)群，并通過(guò)一種芯片實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，在芯片上激活神經(jīng)元電路，觀察神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在不同化學(xué)信號(hào)和外部條件下的反應(yīng)。
　　通過(guò)施加外部刺激，如一道亮光，研究人員能監(jiān)控視覺(jué)神經(jīng)元的反應(yīng)。“我們認(rèn)為這一過(guò)程采取了編碼策略。”史恩說(shuō)，相對(duì)簡(jiǎn)單的神經(jīng)“點(diǎn)亮”方式能被耳朵、眼睛等感官接受，但對(duì)更復(fù)雜的過(guò)程，如“思想”過(guò)程或不同的感受器官同時(shí)輸入、輸出，基本還是個(gè)黑箱。
　　研究單個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)還難以理解整個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的功能，史恩和導(dǎo)師約爾·漢恩教授、物理與天文學(xué)院的埃希爾·本-雅可布教授進(jìn)一步對(duì)更大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電路進(jìn)行了觀察，以尋找大腦信息編碼的基本元素。他們利用納米技術(shù)系統(tǒng)工具，同時(shí)探測(cè)多個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)方式，特別探測(cè)了在大量神經(jīng)會(huì)合的節(jié)點(diǎn)處多個(gè)神經(jīng)群之間的溝通聯(lián)系。
　　他們?cè)谟^察這些神經(jīng)群的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，這些神經(jīng)群的反應(yīng)是只憑單個(gè)神經(jīng)元無(wú)法預(yù)測(cè)的，這表示神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)等級(jí)結(jié)構(gòu)，大網(wǎng)絡(luò)由更小的次級(jí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。研究人員解釋說(shuō)，一個(gè)神經(jīng)群要能支持神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)，并與其他群互相通訊，這最少需要40個(gè)神經(jīng)元，才能完成其在功能網(wǎng)絡(luò)中的各種任務(wù)。
　　研究人員還表示，他們開(kāi)發(fā)的工具也可以用來(lái)測(cè)試新藥，或作為一種先進(jìn)的人工智能，并幫助連接大腦和人造義肢。