扫描大脑,看你如何思考
国际领先的超高场磁共振设备在浙大开机运行
本报杭州9月23日讯 (记者 曾福泉 通讯员 周炜) 一台国际领先的超高场磁共振设备在浙江大学安装调试完毕,23日正式开机运行。这是我国继中科院之后引进的第二台磁场强度达到7个T(特斯拉,磁场强度单位)的磁共振设备,并配备了主动屏蔽等最新技术。
磁共振成像是临床影像诊断中的常用技术,也是脑科学研究的有效手段,可以不造成损伤而观测人类大脑的活动。国家“千人计划”入选者、浙大求是高等研究院系统神经与认知科学研究所所长王菁(Anna Wang Roe)介绍,7T磁共振设备的分辨能力强、灵敏度高,对细微结构的观测和成像更加清晰,是帮助科学家开展脑科学前沿研究的利器。
设备的磁场越强,越能排除噪声干扰,从而准确地观测功能信号。王菁教授说,目前临床使用的磁共振设备磁场强度一般是1.5T或3T,研究所此前已装备的磁共振设备也是3T的,其分辨率多为2到3个毫米。7T设备的分辨率小于500微米(0.5毫米),“以前无法发现的细微变化,现在可以比较清楚地观测到了。”
浙大系统神经与认知科学研究所陈岗教授介绍,人的大脑中有超过1000亿个细胞,对单个细胞的观测研究已经比较充分,但细胞之间是如何彼此联系、传递信号,从而实现人体的种种功能,是全球科学家正在积极破解的前沿课题。
“神经细胞之间通过电信号传递信息,这一过程需要消耗氧气,磁共振系统就是通过观测携带氧气的血红细胞的运行,间接地查知信息如何在细胞之间传递。这一研究手段不会带来损伤,是一个显著的优势。”陈岗表示,经过科学家的开发调试,7T磁共振设备有望进一步达到与一些需要开颅的研究手段相近的高分辨率。
这台价值数千万元的高端科研设备重达40吨,高、宽均约3米,长2.6米,可容纳人体全身。为了保障运行所需的电能,专门建造了一个变电站。王菁教授表示,7T磁共振设备将首先用于视觉领域的研究,后续还会拓展到认知、注意等领域,力求清晰地揭示进入眼睛的信息如何被大脑转化为感觉和思想,并指导我们的行为。
王菁教授在系统神经与认知科学领域工作已近30年,长期从事非人灵长类大脑的研究。“看到一张猴子大脑内部的照片,布满了一个个深色的小点,我就知道此时它正在看一种颜色。”她说,7T磁共振设备带来的科研进展,将有助于脑机交互、神经信号芯片等课题取得新成果,“我们希望发现并确定大脑的特定区域,施以刺激,就能加快脑卒中患者的恢复,或使脊髓受损的病人重获行动能力。”
通过整合包括7T磁共振设备在内的多台磁共振设备,浙大已建成校级脑影像平台,将在脑科学、生物医学工程、计算科学等相关领域开展深入交叉研究。
在美国,7T磁共振设备已开始逐步应用于临床,其高灵敏度有望更早地发现阿尔茨海默症等疾病。王菁表示,在本次引进的7T磁共振设备上取得的参数等创新成果,可供浙大各附属医院现有磁共振设备参考;依托附属医院资源,未来取得的科研成果也可较快地实现临床转化。