散射光成像：以微米分辨率解析全脑切片中神经纤维交叉的亚结构
医学物理
2021-03-25 v2 生物物理
光学
摘要
为基于图像重建开发详细的脑网络模型，有必要在空间上解析交叉神经纤维。其精度取决于诸多因素，包括成像技术的空间分辨率。三维偏振光成像（3D-PLI）允许以微米面内分辨率对全脑切片中的神经纤维束进行三维重建，但在含交叉纤维的像素中存在不确定性。在此我们引入散射光成像（SLI）以解析神经纤维交叉的亚结构。该测量在与 3D-PLI 相同的未染色组织学脑切片上进行。通过从不同角度照射脑切片并在正入射下测量透射（散射）光，SLI 提供关于底层神经纤维结构的信息。我们开发了所得光强剖面的全自动化评估，使用户可一次性提取多种特征，如每个图像像素中面内交叉神经纤维各自的方向。我们针对先前模拟研究、散射测量以及由 3D-PLI 获得的纤维方向结果验证了重建的神经纤维方向。我们在不同脑样本（人视束、绿猴脑、大鼠脑）中证明，2D 纤维方向可对每个图像像素中多达三个交叉神经纤维束以高达 6.5 m 的面内分辨率可靠重建。我们表明 SLI 在具有低 3D-PLI 信号的脑区也能给出可靠纤维方向，这些信号来自髓鞘神经纤维密度低或面外纤维的区域。结合 3D-PLI，该技术可用于脑中三维神经纤维架构的完整重建。
引用
@article{arxiv.2008.01037,
title = {Scattered Light Imaging: Resolving the substructure of nerve fiber crossings in whole brain sections with micrometer resolution},
author = {Miriam Menzel and Jan André Reuter and David Gräßel and Mike Huwer and Philipp Schlömer and Katrin Amunts and Markus Axer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.01037},
year = {2021}
}
备注
30 pages, 16 figures