捕捉皮质连接的特写
大脑是由一系列复杂的网络组成的，信号在这些网络之间不断地反射，使我们能够体验世界，并有效地在其中移动。
了解大脑网络是有组织的是揭示它们如何工作的关键。科学家们发现大脑的活动在休息时——安静地坐着——可以提供网络组织的近似图。但是用这种方法生成的地图遗漏了关键的细节。一张类似的街道地图可以帮助行人从一个社区导航到下一个社区，但对于到达一个更具体的目的地几乎没有帮助。
匹兹堡大学的一项新研究表明，通过一种新的成像方法，生成详细的地图确实是可能的高对比度而且高空间分辨率．在猴子身上进行的研究表明，内在信号光学成像(ISOI)可以比以前在活体大脑中看到的更详细地揭示皮质结构。
功能磁共振成像(fMRI)是医生和研究人员观察大脑网络的主要工具。这个过程是非侵入性的，大约需要30分钟。以这种方式观察大脑网络，从基础研究，如理解跨物种的大脑进化，到大脑病理生理学的指纹识别，如痴呆症或自闭症，都有广泛的兴趣。ISOI与功能磁共振成像有很多相似之处，但细节要丰富得多，考虑到相对较小的尺寸，这一点非常重要大脑网络．
“我们的重点是研究大脑运动和感觉区域之间的联系。例如，控制手部运动的区域与控制手臂运动和手部感觉的区域相连，”该研究的第一作者、斯旺森工程学院生物工程研究生尼古拉斯·卡德解释说。“这些类型的联系是大脑如何产生熟练动作的核心。如果你能理解健康受试者的这些联系应该是什么样子的，你就可以识别残疾的神经基础。”
ISOI带来的最重要的进步是，它提供了活体大脑网络活动的精确图像。同样的精确度也可以通过其他方法来实现，这些方法要求研究人员提取他们正在研究的动物的大脑，并通过显微镜进行检查。相比之下，ISOI让大脑保持完整，这意味着研究人员可以研究网络在现实生活情况下是如何运作的，比如学习一项新的运动技能。
ISOI的另一个重要特征是它依赖于血红蛋白，它存在于人和动物的血液中。不需要示踪剂、染料或指示剂，使该工具多才多艺，适用于包括人类在内的许多物种。
“我们将ISOI的结果与该领域的金标准进行了对比，包括解剖示踪剂、微刺激和成像。我们发现ISOI和其他方法之间有显著的对应关系，”合著者Omar Gharbawie说，他是生物工程系的二级任命的神经生物学助理教授。
“这是检查活体动物大脑连通性的一个令人兴奋的工具，它表明自发波动可以被高精度地报告为网络组织。我们的研究结果还表明，即使大脑在休息时空转，它也能以颗粒状的细节显示其结构。”
这篇题为“在柱状分辨率下，皮层连通性嵌入静息状态”的论文发表在该杂志上神经生物学的进展。
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