小鼠行为过程中的全脑成像

在Neuron发表的一项研究中，EmilieMac和Botond Roska group的合作者展示了功能超声成像如何为特定行为生成高分辨率、全脑范围的小鼠活动图。这种非侵入性技术在眼科、神经和精神疾病方面有着广阔的应用前景。“功能性超声成像产生的图像分辨率更高，比功能性磁共振成像(fMRI)更简单、更便宜、更易于使用，”Botond Roska解释说。“最重要的是，这项技术使我们能够研究眼科疾病的后果，监测治疗效果和小鼠全脑康复的进展。”

在行为过程中，大量的大脑区域是活跃的。全脑活动图谱可以导致对大脑活动和特定行为之间关系的系统理解。一个由巴塞尔分子和临床眼科研究所、FMI和神经电子研究机构Flanders的科学家组成的国际团队开发了高分辨率功能超声成像，以记录小鼠在行为过程中的全脑活动。到目前为止，动物模型是不可能的，因为目前的全脑功能成像技术，如fMRI，分辨率有限，很难应用于意识和行为的小鼠。该团队对涉及视觉运动反射的大脑区域特别感兴趣。视动反射通过在图像漂移的方向上移动眼睛来稳定水平和垂直方向上在视网膜上的图像漂移。例如，当我们向火车窗外看时，我们的眼睛反射性地移动以跟随过去的风景。这种反射在从老鼠到人类的所有物种中都是自然和保守的。

在他们的研究中，研究人员发现，在所有动物的181个大脑区域中，整个大脑中有87个区域的活动在视觉运动反射期间受到调节。为了研究这些大脑区域的功能，研究小组将健康小鼠的大脑活动与缺乏视觉反射的小鼠的大脑活动进行了比较——这是因为视网膜因遗传疾病而无法产生反射，或者因为眼球运动受到机械性阻碍。大多数在正常小鼠眼球运动中活跃的大脑区域在患有遗传疾病的小鼠中变得不活跃，这表明它们参与了反射产生。在这些区域中，丘脑中的一些区域特别有趣：它们在眼球运动受损的正常小鼠中仍然起作用，但在患有遗传疾病的小鼠中不起作用，这表明它们不依赖于反射运动输出。

EmilieMac是Botond Roska集团的第一作者和博士后研究员，她在巴黎工作期间发展了功能超声成像的概念。她评论道，“我们感到惊讶的是，我们可以精确地绘制出整个大脑的活动，以及在此期间有多少大脑区域活跃在反射中。我们的全脑方法揭示了新的区域，现在我们可以更准确地研究它们，试图在微电路水平上理解感觉运动转换的逻辑。”Botond Roska还强调了这项技术在不同医疗领域的未来应用价值：“全脑功能超声成像的简单性、低成本和易用性，以及准确识别大脑区域的能力。

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