Как МРТ заглядывает внутрь нервных волокон экспресс
Вода внутри нервных волокон движется не как в стакане — она постоянно натыкается на стенки аксонов (длинных отростков нервных клеток). Если сделать паузу между радиоимпульсами МРТ совсем короткой, вода не успевает далеко уйти, и её перемещение отражает тесноту окружающего пространства.
В новом исследовании на живых людях сравнили подвижность воды поперёк волокон при коротком и длинном времени наблюдения. Разница оказалась особенно заметной в кортикоспинальном тракте — главной магистрали, по которой мозг командует мышцами. Именно там аксоны самые толстые, и вода дольше путешествует от одной стенки до другой.
Раньше такую разницу можно было заметить только на образцах тканей под микроскопом. Теперь МРТ с осциллирующими градиентами делает то же самое без единого разреза. Метод обещает стать инструментом для отслеживания разрушения аксонов при рассеянном склерозе и других болезнях — задолго до того, как появятся симптомы.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2607.25749
Diffusion time-dependence, defined as variations in diffusivity and/or diffusional kurtosis with diffusion time, has emerged as a valuable non-invasive imaging marker for characterizing tissue microstructural features, such as cell size, density, packing disorder, and membrane permeability. In white matter, diffusion time-dependent changes between the short diffusion time and long diffusion time in radial diffusivity (RD), defined as the diffusivity perpendicular to fiber tracts, were demonstrated to correlate strongly with mean axon diameter in ex vivo spinal cord tissues, and to reveal demyelination in mouse corpus callosum. Despite their potential to non-invasively unveil neuronal microstructures to improve the assessment and targeted therapy of neurological diseases, these novel image contrasts obtained at short diffusion times using oscillating gradient spin echo (OGSE) have only recently become feasible for human in vivo studies with high-performance gradient MRI systems. In this preliminary study, we characterized time-dependent RD with OGSE encoding in the human brain in vivo. The change in radial diffusivity between short diffusion time and long diffusion time (delta_RD) consistently exhibited high values in the corticospinal tract, indicating high sensitivity of delta_RD to large axon diameter in human brains. Imaging at a high OGSE frequency of 100 Hz and a moderate b-value of 800 s/mm2 produced the highest delta_RD in the corticospinal tract. This study established a baseline for future investigations of neuronal microstructural alterations in neurological disorders and diseases.
В кортикоспинальном тракте аксоны могут достигать метра в длину — это самые длинные клетки человеческого тела.
В «Матрице» мозг подключали напрямую, но даже там не умели измерять толщину аксонов без вскрытия.