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惊呆了,7T核磁共振的”真面部“原来是这样!

浙江大学求是高等研究院系统神经与认知科学研究所引进了一台“7T”超高场强磁共振仪,它能够在无创的情况下,超高清地看到大脑神经元、神经网络的工作情况,从而帮助人类一点一点解开大脑的秘密。

目前,全世界只有100台左右的7T仪器,中国有两台。

日前,这台高端仪器,正式启动使用了。教授们很兴奋,孩子似的把一只菠萝、一只洋葱放进去,试着照了又照。


 7T扫出来的“洋葱脑”

500米的路程 走了24小时

浙大系统神经与认知科学研究所所长王菁,长期从事神经科学、脑与认知科学等相关研究工作,先后在哈佛大学、麻省理工、洛克菲勒大学、贝勒医学院、耶鲁大学学习和工作。在范德堡大学担任终身教授,去年来到浙大工作。

王菁教授的英文名字叫Anna,大家喊她Anna老师。这位穿着镂花白衬衣,直筒碎花长裙的优雅女教授,刚见到大家就讲了一个很有趣的故事——

“你们知道,7T进浙大,是费了多大的劲呢。”

T,是指场强特斯拉,到达7的级别,表示超高场强。

相比目前通用的3T磁共振仪,7T含有更大量的超导金属线圈,加上这台最先进的磁共振设备自带屏蔽磁场的“铜墙铁壁”,一台7T就相当于一座小房子,重量是3T的两倍多。

今年5月,从德国海运到杭州后,7T在浙大校门口就吃了个闭门羹。实验室专门剪辑了一个小纪录片,重现当天这个大家伙入驻浙大是何等艰辛。


7T模子大:长2.6米,宽3米,高3米,造型是一块立方体。

Anna对当天的情形记忆犹新。因为太高大,装在货车上的7T,校门都进不来。

吊车出动。结果第一轮出动的30吨重量级的吊车,拉不动7T,差点自己被反吊翻跟头——这台磁共振仪光一副皮囊,就有40吨重。

换更大重量级的吊车救场,总算是把7T从货车上拿下来,再给它装上轮子,用叉车推着走。7T是像哪吒一样,踩着风火轮成为浙大校友了。

进门后,人们再一通折腾,把7T重新吊上货车,好加快速度进实验室。

坐在货车上的7T,待遇堪比总统阅兵,货车一路载着7T向实验室开,后头有一辆巨型吊车、一辆叉车缓缓随行。

到了实验室门口,又因为有台阶,吊车+叉车+N个人类,再一通折腾,可算是把它不偏不倚地安装在了实验室里专设的可承重地段上。

从浙大华家池校区朝着凯旋路的正大门,到系统神经与认知科学研究所的实验室,不过是500米的路程,7T“走”了整整24小时。

研究所的副教授奚望告诉记者,7T还另外带了17箱“随从”——都是装机附件。实验室工作人员花了4个月进行组装、调试,才正式开机启用。

据说为了供应这个大块头正常工作,研究所还专门为7T建造了两个变电站。

分辨率达0.2毫米 清晰度是普通CT的5倍

这么个大块头,这么大来头,7T自然不是一般的设备。华家池校区的浙江大学脑影像平台,是国内最先进的用于人类和动物的影像设备中心。

人的大脑中,有1000亿个细胞,也就是神经元。每一个神经元工作的时候,都需要氧气的支持。氧气哪里来?通过呼吸,由肺部的血液将氧气带到大脑里。

按照这个原理,如果人的一个行为,或者一缕思绪,会引发特定的神经元强烈的反应,它们就需要更加多的氧气,也就是更多的血液来输送。

“血液量的多少,就反应了脑功能的活动区域。”

那么在清晰度非常高的情况下,科学家不仅可以看到一个动作、一个意识的背后,到底有哪些脑区域、哪些脑细胞在工作,并且成千上万的细胞之间,是通过什么样特定的联系,来完成大脑的各种指令的。

“7T扫描仪将推动本设备中心在尖端科研领域的研究,它将是整个设备中心和研究所的核心。”

Anna说,7T扫描仪增加的空间分辨率,将使研究人员能够观察并分析大脑中更小的处理单元网络,最基本的单元大概有200微米大小,也就是0.2毫米,比一般人的头发丝还细,清晰度是普通CT的5倍。

换句话说,7T的成像,能够让人用肉眼,就能看到比头发丝还细的脑组织里,发生的所有活动,并且能看到整个脑区的全局。

“这样清晰地观察到各个神经元,以及神经元网络,是理解大脑在正常状态下是如何工作的关键。”

有望协助治疗更多不治之症

除了脑功能的研究之外,7T对于其它系统的研究也非常有帮助。

比如,这台高分辨率的设备,有希望让人们更早地知道疾病的发生,比如阿尔茨海默症、或者许多肿瘤病。用目前通用的磁共振设备进行脑部扫描,可能很难看出早期发病时,大脑的变化。

利用7T,人们有望能够在病灶刚刚产生一点苗头的时候,就用影像系统捕捉到信息,利于有效治疗及时地开展。

同时,对于许多束手无策的疾病,人类也会有办法应对。

“了解清楚大脑中神经元网络对肢体的控制方法,我们有希望进一步推进脑机接口的工作。”奚望教授说。

比如,如果人们清楚地了解帕金森疾病是由哪几个脑细胞联合完成,就有可能直接将芯片或者用光刺激的方法,准确地作用到相应的区域,帮助病人停止震颤。

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