在人脑上以毫秒级分辨率记录动态神经活动的磁共振成像新技术

　　

　　神经科学领域的研究突破往往是由神经活动记录技术的进步推动的。双光子钙成像、单细胞记录、核磁共振等技术的发展进步，不仅促进了数项诺贝尔物理学、化学、生理学及医学奖研究的诞生，帮助科学家们不断更新对人类大脑组织和活动机制的理解；也产出了各种革命性的医学诊断工具，极大推动了现代脑科学的应用价值和社会意义。然而，现在最先进的各种神经成像技术，仍然受限于时间或空间分辨率的观察尺度，并没有一种非侵入性技术能够同时在视频级的时间尺度、毫米级的空间尺度下直接捕获人脑大尺度的神经活动；这也是一直以来探索和理解大脑神经活动尚未突破的瓶颈。

 

　　2023年5月31日，昌平实验室、BIOPIC客座教授刘河生团队在BioRxiv上发表题为High-resolution Dynamic Human Brain Neural Activity Recording Using 3T MRI的研究论文。该研究提出了一种名为“TRIGGER”（Time Resolved ImaGing of Global Electroneurophysiological Record）的创新型非侵入式记录技术。该技术利用特殊优化的高信噪比磁共振序列，在常规使用的3T磁共振设备下实现了清醒人脑的可靠的高时空分辨率记录。

 

　　该技术应用在18名人类健康受试者中展示出了以5毫米为空间分辨率，以1.4毫秒为时间分辨率的视觉反应神经活动。该技术也能够精确捕捉视觉刺激不同延迟呈现时间所对应的毫秒级的神经活动反应。此外，在单侧视野呈现的视觉刺激也会展示出左右大脑半球神经活动反应的时间差。

 

　　这种新型的高时间、空间分辨率的非侵入式技术，有望为揭示大脑复杂的动态认知活动开辟新的研究途径，进一步推动神经科学和脑医学领域的重大发现，最终更为精准地阐述人类大脑功能、脑疾病和神经调控的机制。

如图所示，分别展现了TRIGGER技术在单个受试者上捕捉到的高空间（A）、时间（B）分辨率的神经活动反应。

 

　　原文链接：

　　https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.05.31.542967v1

　　Zhang, Y., Sun, K., Ren, J., Hu, Q., Wang, Y., Li, S., ... & Liu, H. (2023). High-resolution Dynamic Human Brain Neural Activity Recording Using 3T MRI. bioRxiv, 2023-05.