微观描述解决了百年的大脑能量使用和血管簇难题

我们的大脑是不间断的消费者。迷宫般的血管，端对端地堆叠在一起，其长度与从圣地亚哥到伯克利的距离相当，可确保氧气和糖的连续流动，使我们的大脑保持最高水平。

但是，这种复杂的系统如何确保大脑更多的活动部分获得足够的营养而需求更少的区域呢?这是神经科学领域的一个古老问题，加利福尼亚大学圣地亚哥分校的科学家在一项新发表的研究中帮助回答了这一问题。

由Xiang Ji，David Kleinfeld和他们的同事领导的一组研究人员研究小鼠的大脑，通过新开发的地图详细解释了大脑的连线，分辨率超过了百万分之一米，从而破译了大脑能量消耗和血管密度的问题。 ，即人发厚度的一百分之一。

作为生物学和物理学十字路口的工作成果，新地图为这些“微血管”及其在血液供应链中的各种功能提供了新颖的见解。结果的基础技术已在3月2日发表在Neuron杂志上。

加州大学圣地亚哥分校物理系主任，加州大学圣地亚哥分校的教授Kleinfeld表示：“我们开发了一种实验和计算管道，以前所未有的完整性和精确度标记，成像和重建整个小鼠大脑中的微血管系统。”神经生物学(生物科学部)。克莱菲尔德说，这项工作类似于逆向工程。“这使项进行了复杂的计算，不仅计算了脑能量的使用与血管密度之间的关系，而且还预测了脑毛细血管丢失与脑部健康突然下降之间的转折点。”

早在1920年，关于血管如何将营养物质带到活动和活动度较低的区域的问题就成为生理学中的一个普遍问题。到了1980年代，被称为放射自显影技术的技术成为了现代正电子发射断层扫描(PET)的前身，允许科学家测量小鼠大脑中糖代谢的分布。

为了完全掌握并解决问题，霍华德·休斯医学研究所的Janelia研究园区和加州大学圣地亚哥分校的雅各布斯工程学院的Ji，Kleinfeld及其同事们将99.9%的鼠标血管填充了血管，数量将近650万， -带有染料标记的凝胶。然后，他们以亚微米的精度对大脑的整个范围进行了成像。这样一来，每个大脑就产生了15万亿个体素或单个体积元素，这些元素被转换为可以通过数据科学工具进行分析的数字血管网络。