衰减成像揭示不同的脑组织特性

当偏振光透过组织学脑切片时，可观察到不同类型的衰减（偏振依赖的光衰减）：在某些脑区，当光偏振方向与神经纤维平行时衰减最小（称为D+），而在其他脑区衰减最大（称为D-）。这些效应的潜在机制及其与组织特性的关系迄今未知。在此，我们通过实验研究证明，在来自不同物种（啮齿类、猴子和人类）的脑组织样本中均可观察到D+和D-两类衰减，且衰减的强度和类型取决于神经纤维走向。通过结合时域有限差分模拟与解析建模，我们解释了所观察到的衰减效应，并表明它们由各向异性吸收（二色性）和各向异性光散射共同引起。我们的研究表明，衰减信号不仅取决于神经纤维走向，还取决于其他脑组织特性，如组织均匀性、纤维尺寸和髓鞘厚度。这使得利用衰减信号区分具有不同组织特性的脑区成为可能，并确立了衰减成像作为一种有价值的成像技术。