全球最高場11.7T磁振造影(MRI)首次完成人腦影像

更新於 發佈於 閱讀時間約 2 分鐘
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磁振造影

磁振造影(MRI)是一個非侵入式的醫學造影方式,可以用於觀測人體軟組織的結構與其相關的功能性。磁振造影利用強磁場造成體內的分子產生不同能階態的自旋,並再藉由觀測組織內這些自旋分子的多寡,區分不同的組織。當磁場(以特斯拉為單位)強度越強,不同能階態的分子的差異會變大,可以產生更強的訊號,因此更容易區分不同的組織。在此以前,最高磁場強度的磁振造影儀是由美國明尼蘇達大學研究團隊於2013年所建造的10.5T儀器。

研究重點

2000年初期,法國原子能與替代能源委員會( French Atomic Energy Commission, CEA) 啟動計畫欲設計並建造人類有史以來最高磁場的可掃描人體的11.7T磁振造影儀,並將之命名為Iseult。歷經多年研發與儀器調校,團隊終於於2021年完成人腦標本的掃瞄,再經過三年後,監管機關與人體試驗委員會也批准CEA進行人體掃描測試。這次所報告的第一批人腦影像展示了該儀器可以在5分鐘內提供極高解析度(190um x 190um x 1mm)且無明顯假影的影像。未來,研究團隊將持續調整影像參數,提升影像品質,並寄望高解析度的影像可以為腦科學研究帶來新的契機。

思考

在使用高磁場儀器的同時,人體安全性也是不可忽視的重點。為此,研究團隊也量測了受試者的心跳、呼吸、耳內前庭系統與認知功能,結果顯示與控制組人員相比,這些受試者的功能皆無差異。因為這次受試者僅20位,而暴露時間與掃描時使用的影像參數也較短或較弱,未來仍需要大規模的研究數據來證實其安全性。雖然11.7T磁振造影儀的安全性仍然未確定,但已有研究機構在研發14T與探討20T磁振造影儀的可行性。未來,可以預期的是,這些影像技術的迭代更新,我們將會對人腦有更仔細的認知。



論文:

First in vivo images of the human brain revealed with the Iseult 11.7T MRI scanner

https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-3931535/v1 (非經過同儕審查的預印本)


圖片來源:

原始論文 獲CC BY 4.0授權



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腦類器官指的是利用幹細胞培養出的三維神經組織,目前多數的腦類器官是由多能幹細胞培養而來,大小約為米粒大小。然而,目前的腦類器官仍缺少例如人腦結構的各個腦區的區別。為此,有科學家提出使用由胚胎大腦取出的組織幹細胞來培養腦類器官,以解決此問題。
腦類器官 腦類器官指的是利用幹細胞培養出的三維神經組織。目前的研究已經證明腦類器官具備大腦細胞(包括神經元和星狀細胞)的基本結構和功能。近期,科學家利用腦類器官來作為人工智慧實體裝置。本文將簡介此研究。
一般而言,神經之間在突觸前後以電與化學信號傳遞訊息。然而,早在很久以前就已經證實了一些突觸外的溝通方式,例如使用神經肽來傳遞訊息。這些神經肽傳遞訊息的作用範圍尚不明確,近期研究進一步釐清了這種與傳統訊號傳輸完全不同的溝通途徑。
借鏡於真實神經系統,科學家正在研發神經型態的人工智慧。其中包括矽晶體的神經型態人工智慧,例如脈衝神經網路(SNN),或者利用材料的物理或化學特性來產生類似突觸的可塑性記憶(memristive)的特性。本文將簡介最新的神經型態人工智慧,他們將開啟低耗能高效率的人工智慧時代。
台灣腦庫是台灣首個國家級的大腦組織資料庫。目前全球已經有150個大腦資料庫,蒐集各個地區的健康人或病人的大腦組織、脊髓、周邊神經與神經節、體液與血液等。建立台灣本土的大腦資料庫有助於克服未來因高齡化社會而增加的神經退化性病相關的醫療負擔,並開發更適合台灣人的精準醫療。
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