人类大脑中隐藏着错综复杂的神经纤维网络,这些神经纤维网络连接着不同的脑区,传递着决定运动、感觉及认知等功能的信号。想象一下,如果我们能够直观地观察和了解这些纤维束的分布和连接方式,将对理解脑功能、脑损伤的发生及修复机制均具有重要作用,还可促进类脑人工智能及其算法的优化。而正是基于这样的目标,研究人员发明了一项非侵入性的成像技术,被称为弥散张量成像(DTI),它成为了白质纤维束追踪的代表性技术。


以DTI为代表的基于弥散磁共振的纤维追踪技术是目前唯一的无创脑白质纤维束成像技术,弥散磁共振成像可以获得水分子在磁共振梯度场强上的弥散方向,对水分子在三维空间中的扩散进行数学建模,而张量是从几个不同方向的扩散中得到的数学矩阵,从中可以估算出任意方向的扩散率并确定最大扩散率的方向。在白质纤维内,水分子受到轴突膜和髓鞘的阻碍而呈现出各向异性的特点,即水分子扩散率最大的方向就假定为是神经纤维的方向。基于以上原理,使基于 dMRI 的纤维追踪技术可以绘制脑内白质纤维的走形,大大加深了我们对人脑白质纤维及其结构网络的认识。


DTI作为目前唯一一种无创的脑白质纤维束研究方法,可提供对大脑白质纤维束的三维可视化呈现。通过DTI成像,我们能够非常清晰地看到不同脑区之间的纤维束连接,进而研究脑网络的功能和调控机制。


总结起来,DTI作为一种无创成像技术,为我们提供了独特的视角去研究和理解大脑内部的白质纤维网络。它的非侵入性和三维可视化的特点,使其成为神经科学研究和临床医学中重要的工具。通过不断的技术改进和创新,DTI将继续为我们揭示大脑秘密,推动神经科学领域的进步。