
根据一项近期发表在《Nature Neuroscience》上的研究,科学家开发了一种全新的功能性磁共振成像(fMRI)技术。该技术能够大幅减少扫描噪声以及与运动相关的伪影,从而极大地扩展了在清醒且有行为反应的动物中进行脑部扫描的应用范围。
意大利理工学院功能神经成像实验室主任亚历山德罗·戈兹(Alessandro Gozzi)评价道:“这确实是一项具有突破性的工作。”戈兹并未参与该项研究,但他指出,在清醒动物身上进行fMRI时,最大的挑战之一就是传统方法对运动极度敏感。新方法消除运动伪影的程度“非常显着”,而“它是静音的这一点对我来说只是一个额外的惊喜。”
该研究的共同作者、北卡罗来纳大学教堂山分校神经学教授陈宇阳(Yen-Yu Ian Shih,音译)解释说,由于无法指导动物在fMRI扫描期间保持静止,科学家通常会先对它们进行麻醉。这不仅限制了可开展的实验类型,还引发了镇静剂可能如何影响大脑活动的质疑。
陈宇阳同时指出,在适应了约束装置的清醒动物中,压力和其他因素也会对扫描结果产生影响。传统fMRI在扫描过程中由于磁场的来回扫描以及快速切换磁场梯度以获取血氧水平依赖(BOLD)对比,会产生高达100分贝以上的噪音。
这种被命名为“SORDINO”(Steady-state On-the-Ramp Detection of INduction-decay with Oversampling,该词在音乐中意为弱音器)的新技术,通过在空间中平稳旋转来捕获成像数据,类似于时钟指针在其表盘上扫过的方式。这种方法使磁场梯度保持近乎恒定,同时将扫描仪生成的射频脉冲与数据采集之间的时间缩短至几乎为零。
未参与该工作的加拿大西安大略大学医学生物物理学、医学影像、神经科学和精神病学教授拉维·梅农(Ravi Menon)认为,这是一个“非常令人兴奋的进展”,尤其对于动物研究而言。“他们将一系列现有的物理原理巧妙地结合并应用于功能性磁共振成像中。”
梅农补充道,与此前曾引发广泛审查并最终撤稿的“神经元活动直接成像”(DIANA)fMRI方法不同,这项新技术扎根于许多MRI技术(包括基于BOLD的fMRI)所依赖的、成熟的生理学基础之上。