Label-free optical imaging for human mesoscale connectivity with a focus on deep brain stimulation targets
用于人体中尺度连接的无标记光学成像,重点关注深部脑刺激目标
基本信息
- 批准号:10586107
- 负责人:
- 金额:$ 49.71万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-03-07 至 2027-01-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalAlgorithmsAnatomyAnimal ModelArchitectureAtlasesAxonBirefringenceBrainBrain DiseasesBrain MappingBrain imagingCellsDeep Brain StimulationDevelopmentDiffusion Magnetic Resonance ImagingDiseaseDissectionElectroencephalographyElectron MicroscopyFaceFascicleFiberFoundationsFunctional Magnetic Resonance ImagingFutureGenerationsGoalsHistologicHumanImageImaging technologyInjectionsInternal CapsuleLabelLasersLateralLocationMacaca mulattaMapsMental disordersMethodsMicroscopicMotorMotor CortexNeuronsOptical Coherence TomographyOpticsPathway interactionsPatternPerformancePhasePopulationRattusResolutionSamplingStructureStructure of subthalamic nucleusSynapsesSystemTechniquesTechnologyThalamic structureTissuesTracerVisible RadiationVisualizationWorkanalytical toolattenuationbrain circuitrybrain tissuecingulate cortexconnectomedensityfallsgray matterhuman imagingimage processingimaging modalityimprovedin vivometermultiparametric imagingnanoscalenervous system disorderneural tractneuroimagingneurosurgerynonhuman primatenoveloptical imagingpolarized lightquantitative imagingreconstructiontargeted treatmenttractographywhite matter
项目摘要
PROJECT SUMMARY AND ABSTRACT
Many neurological and psychiatric disorders are essentially connectionist disorders: certain sets of neurons
have abnormally increased or decreased connectivity with other sets of neurons. Deep brain stimulation
(DBS) therapies target small, unique populations of axons and/or cell bodies in order to treat brain disorders
and normalize connectivity. Thus, mapping the wiring diagram of the brain is an important goal. Macroscale
connectivity has been studied indirectly in humans using noninvasive neuroimaging. In order to develop a
much higher resolution connectivity map of the brain, this project will develop depth-resolved polarized light
imaging to visualize axons and fiber tracts. Since brain imaging and mapping at microscopic resolution is
feasible with intrinsic optical contrasts (e.g. polarization-based) and depth-resolved block-face imaging is
desired before histological processing, we have developed the serial optical coherence scanner (SOCS) for
large-scale or whole brain imaging with microscopic resolution. SOCS combines a polarization-maintaining
fiber based polarization-sensitive optical coherence tomography and a tissue slicer. This project will create a
novel SOCS system that can image axonal tracts at the micron scale spatial resolution using unbiased optical
contrasts (Aim 1). The approach will be evaluated, refined, and compared in the same brain tissue to neural
tract-tracer labeling of tracts associated with DBS targets for brain disorders, in nonhuman animal models
(Aim 2). The approach will then be applied to DBS targets in the human brain (Aim 3). The physical scales at
which this project investigates the brain microstructure are unique (1-10 μm resolution across centimeters of
tissue). This project will pave the way for the foundation of a future human connectome at the micron scale,
which is the highest resolution achievable with current optical technology for imaging an entire human brain.
项目概要和摘要
许多神经系统和精神疾病本质上是联结障碍:某些神经元组
与其他神经元组的连接异常增加或减少。
(DBS)疗法针对小而独特的轴突和/或细胞体群体,以治疗脑部疾病
因此,绘制大脑的接线图是一个重要的目标。
为了开发一种连接性,人们使用非侵入性神经成像技术对人类进行了间接研究。
更高分辨率的大脑连接图,该项目将开发深度分辨偏振光
成像以可视化轴突和纤维束,因为微观分辨率的大脑成像和绘图是很重要的。
可能具有固有光学对比度(例如基于偏振)和深度分辨块面成像
在组织学处理之前,我们开发了串行光学相干扫描仪 (SOCS)
具有显微分辨率的大规模或全脑成像结合了偏振保持。
该项目将创建一个基于光纤的偏振敏感光学相干断层扫描和组织切片机。
新型 SOCS 系统,可以使用无偏光学以微米级空间分辨率对轴突束进行成像
对比(目标 1) 该方法将在相同的脑组织和神经组织中进行评估、改进和比较。
在非人类动物模型中,与 DBS 脑部疾病目标相关的纤维束示踪剂标记
(目标 2)然后该方法将应用于人脑中的 DBS 目标(目标 3)。
该项目研究的大脑微观结构是独特的(跨厘米的分辨率为 1-10 μm)
该项目将为未来微米级人类连接组的基础铺平道路,
这是当前光学技术对整个人脑成像所能达到的最高分辨率。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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