Новый МРТ видит мозг в 64 миллиона раз четче: почти клеточный уровень

Представьте: вы смотрите на снимок МРТ и видите не просто размытые очертания структур, а отдельные нейроны, их отростки, почти клетки. Звучит как фантастика, но для американских исследователей из Центра микроскопии в естественных условиях Дьюка это уже реальность. Они создали МРТ, которое даёт картинку в 64 миллиона раз чётче, чем обычный больничный томограф.

Обычная МРТ — штука полезная, но грубая. Она показывает опухоли, кровоизлияния, отёки. Но чтобы увидеть, как умирают отдельные нейроны при болезни Альцгеймера, её разрешения не хватает. Воксель (трёхмерный пиксель) стандартного томографа — это миллионы клеток сразу. Всё, что меньше, сливается в серую муть.

Новая система бьёт все рекорды. Её воксель — всего 5 микрометров. Это размер одной-двух клеток. Чтобы понять масштаб улучшения: представьте, что вы перешли от картинки в стиле «восьмибитной Марио» к фотографии с лучшей цифровой камеры.

Как этого добились? Во-первых, магнит — 9,4 Тесла (больничные обычно 1,5–3). Во-вторых, специальные градиентные катушки, которые создают поле невероятной однородности. И в-третьих, компьютер, который обрабатывает данные с мощностью 800 обычных ПК.

Но и это не всё. После МРТ исследователи использовали микроскопию светового листа — технологию, которая позволяет заглядывать внутрь целых органов с субклеточной точностью. Сначала они сканировали мозг мыши на томографе, а потом подсвечивали отдельные группы нейронов (например, дофаминовые) и смотрели на них под микроскопом. Так получилось совместить «карту местности» с «портретами жителей».

Первые результаты уже впечатляют. На цветных изображениях видно, как разрушаются нейронные сети у мышей с моделью болезни Альцгеймера. Можно разглядеть, какие именно области страдают первыми (например, субикулум, отвечающий за память), и как это меняется с возрастом.

«Это позволяет нам совершенно по-другому взглянуть на нейродегенеративные заболевания», — говорит Г. Аллан Джонсон, ведущий разработчик системы.

Учёные надеются, что новая технология поможет понять, как диета, лекарства и образ жизни влияют на мозг. Например, уже известно, что некоторые изменения в питании могут продлить жизнь на 25%. Но что при этом происходит с нейронами? Не превращается ли долголетие в существование с больным мозгом? Новый метод позволит это проверить.

Пока система работает на мышах. Но когда-нибудь, возможно, подобные сканеры появятся и в клиниках. Тогда мы сможем заглянуть в живой человеческий мозг с таким разрешением, которое сейчас доступно только патологоанатомам.