100 小時不間斷的核磁共振掃描，人類獲得史上最完整的大腦 3D 圖像！

人類的大腦運作複雜，許多部分對人類來說仍是謎團。近日，麻省總醫院（MGH）的研究人員透過超級 7T 核磁共振掃描儀，對一個女性大腦進行長達 5 日的掃描，得到史上最詳細的人類大腦 3D 圖像。

科學家對死亡人腦做核磁共振掃描，獲得史上最清晰的人腦 3D 圖像

該大腦屬於一名死於病毒性肺炎的 58 歲女性，當事人同意捐贈做為科學研究。由於該女性沒有神經方面的病史，也不是死於神經疾病，因此科學家認為該大腦是健康的。

研究人員對大腦標本進行約 100 小時的核磁共振掃描，獲得了人類史上最完整的高解析度圖像，展現了杏仁核等大腦結構的細節，提供科學家做腦部生理學與疾病研究的重要資訊。

核磁共振的限制：組織溫度升高、大腦活動影響圖像清晰度

核磁共振的原理是，藉由電磁波脈衝引發人體內的氫原子核共振，吸收電磁波能量。停止脈衝之後，氫原子核會將能量釋放出來，接收器就可以監測這些能量，電腦處理後，就是我們看到的核磁共振圖像。

雖然核磁共振不需要讓病人服用造影劑，沒有輻射問題，還可以得到清晰的各式切面圖像，但卻會造成組織溫度升高；如果要得到更高解析度的圖像，磁場需要加大，組織溫度上升得更多。

除了溫度問題，人類也很難保持固定姿勢，忍受長時間的核磁共振掃描。此外，人類大腦的不自覺活動（例如動手指頭，甚至是呼吸）也會影響核磁共振圖像，讓圖像變模糊。

掃描進行 5 天，產生高達 8 TB 的數據

為了得到更完整、清晰且詳細的大腦 3D 圖像，波士頓麻省總醫院使用已死亡的大腦進行掃描研究。該大腦死後一直被安置在 10% 的福馬林中。

研究開始前，研究人員將大腦放入特製的球形聚氨酯盒子，讓大腦保持固定，並讓氣泡逸出。接著大腦被送入 7T 超強核磁共振掃瞄儀中，進行了長達 5 天的掃瞄。

研究人員使用不同的翻轉角度（FA15°、FA20°、FA25°、FA30°）產生多個合成體，每個合成體提供了不同的組織對比度，產生一個超過 8TB 的數據集，然後透過程式，將這些數據重建、合成，獲得 100 微米解析度的高品質大腦 3D 圖像。

研究人員表示，這些圖像是人類前所未有的 3D 大腦神經學剖面圖。為了提升該研究資源的應用，研究人員正將數據轉換為標準立體定位和空間，並將完整大腦圖像的影片與數據公開發布，提供科學家做更多的腦神經與疾病方面的研究，用於臨床應用，期望人類可以找到更優良的方式，對抗腦部相關的疾病。

參考資料來源：
1.《Nature》：〈The world’s strongest MRI machines are pushing human imaging to new limits〉
2.《ScienceNews》：〈A 100-hour MRI scan captured the most detailed look yet at a whole human brain〉
3.《DeepTech 深科技》：〈 麻省总医院出炉迄今最完整人类大脑三维图像，数据集超过 8TB〉
（本文提供合作夥伴轉載。圖片來源：Coma Recovery Lab）

延伸閱讀

【化學冷知識】納粹用來毒殺猶太人的「氰化物」，我們平常喝的珍奶裡也找得到！
闌尾是沒用的器官？真相：它是免疫系統的「後援部隊基地」
這種魚擁有獨一無二的「透明血液」，為什麼牠沒有紅血球仍然可以生存？