临床前神经科学

神经科学研究如何帮助我们对大脑功能有新的认识?

我们可以使用磁共振成像(MRI)来提供大脑的2- 3-D图像，以研究其解剖学、功能或分子过程……或者是三者的结合。核磁共振成像的好处是，研究人员可以选择研究重点是解剖学上的，还是有一点功能的，比如，还是分子上的。

哪些信息可以在活的有机体内神经成像给我们提供了关于大脑功能和代谢的信息？

使用一种叫做弥散核磁共振成像的技术，我们可以以一种非侵入性和非破坏性的方式，追踪整个大脑的轴突方向，并创建大脑的连接图。

在功能方面，我们有很多选择。功能磁共振成像（fMRI）使我们能够在大脑思考时观察它。这项技术是一项临床标准，十多年来，我们已经能够将其应用于包括大鼠和小鼠在内的动物。不需要造影剂；我们只是监测由于氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的转换而产生的细微信号变化，这使我们能够清楚地检测大脑活动。

此外，我们可以监测脑血流的变化，这是一个重要的标志。在中风研究中，我们可以看到受影响的大脑区域，可能比大多数其他非破坏性方法更精确。

调查代谢物在活的有机体内可以使用光谱学。利用这个，我们可以获得大脑区域的化学“指纹”。这些区域的大小通常是几毫米的立方，指纹使我们能够识别和量化这个体积中的几十个金属岩。这些包括主要的神经递质和参与大脑能量通路的分子。

为什么核磁共振不是生物学家所熟悉的技术?

MRI通常不包括在生物课程中。MDs在MRI背景下接受基本培训，如果他们最终成为放射科医生，甚至会接受更多培训。然而，生物学家在使用扫描仪作为解决生物学问题的技术时，首先被介绍给这些扫描仪。我学习了生物学和化学，在化学方面，我学习了核磁共振和核磁共振的所有基础知识。然而，如果我只学习生物学，我就永远不会了解核磁共振成像的巨大可能性。

每个生物学家都会学习如何使用光学显微镜，但除非他们的大学有临床前MRI扫描仪，否则他们不会熟悉MRI技术。Bruker的MRI应用专家已经将他们的知识应用到预先优化的协议中。即使是具有最少MRI背景的用户也可以快速回答他们的生物学问题。

请概述MRI和PET/MRI在基础神经科学研究中的应用和重要性。

宠物缺乏解剖学信息。一般来说，使用PET，你可以跟踪你的示踪剂在体内的位置，你最终看到的是功能化示踪剂所在的唯一区域。

如果你只使用PET，你不能确定这些活跃区域在身体的哪个部位，因为你没有解剖学上的参考。使用PET/MRI组合，你可以过度。彩色的PET图像和高分辨率的MRI图像然后你可以很精确地看到示踪剂的位置。

PET和MRI结合的重要性和美妙之处在于，您可以同时执行这两项操作，并从您的MRI中获得极好的软组织对比度。

与其他方法相比，这些成像技术有什么好处？

除了非破坏性之外，我们可以用更少的动物获得更多的信息。

您可以获得更大的统计相关性，因为您可以使用扫描仪在几周或几个月的时间内反复研究相同的动物。在每个研究时间点之后，我们并没有宰杀动物，而是对整个队列进行扫描，从所有的动物中获取所有的信息。每只动物都有自己的控制力。这减少了生物散射，这是许多临床前研究的固有问题。我认为这是一个经常被忽视的巨大好处。

临床前研究的结果是否可以完全转化为临床环境？大脑的临床前成像能做临床上不可能做的事情吗？

是的，它们是可翻译的。用PET和MRI成像的动物所经历的过程与患者在医院使用临床仪器时所经历的过程相同。当然，临床前成像也有好处，比如在去诊所之前测试新的疾病治疗方法。你也可以使用基因敲除模型来研究疾病进展的机制。

请介绍用于临床前神经科学研究的布鲁克仪器。

我们有一系列临床前MRI扫描仪，这是我们40多年前推出的。我们是市场的领导者。Bruker的临床前MRI扫描仪被称为BioSpec，有各种不同的版本。您可以从一系列磁场中进行选择。一般来说，磁场越高，图像效果越好。你必须选择的另一件事是我们称之为孔的东西——在检查过程中，动物躺在磁铁内部的小隧道里。小口径扫描仪只能抓取一只老鼠，而其他大口径扫描仪则可以抓取老鼠甚至更大的动物。

我们的PET扫描仪也为老鼠和老鼠提供了小通道。我们还提供PET和MRI的结合。在一种PET/MR设计中，PET通道位于MRI通道的前面，因此两台机器相邻，动物在一种单轨上，首先进入PET通道进行快速扫描。然后将其向前移动约20英寸，将其放置在MRI扫描仪中，以便执行MRI扫描。

有一种替代PET/MR设置，其中小PET环直接安装在MRI通道中，使动物能够直接进入MRI扫描仪的中心，这也是PET扫描仪的中心。然后可以同时扫描。

该仪器用于研究哪些临床前疾病模型?它能识别出任何潜在的治疗方法吗?

它基本上是无穷无尽的，从阿尔茨海默病和帕金森病的模型到记忆、衰老和认知衰退的模型，等等。该仪器也用于中风研究。如果我们人工诱发啮齿类动物中风，我们可以量化受影响的大脑区域，这可能比任何其他不涉及大脑解剖的方法都要好。许多制药公司在药物发现和开发中使用布鲁克扫描仪。