如果把大脑比作精密运转的“超级计算机”，那么神经纤维束就是连接各个功能模块的“高速网线”——它们的走向与连接，承载了我们的意识，决定了认知、记忆与行为。而神经纤维束结构一旦受损，就可能引发中风、阿尔茨海默病、精神疾病等各类脑相关疾病。

  因此，高分辨率解析纤维束结构不仅是理解脑网络组织规律的重要前提，也对临床诊断与神经康复策略的发展具有基础价值。

  给大脑装上“超高清全景摄像头”

  想要真正“看见”这些精细的神经通路，一直是脑科学界的巨大挑战。现有的研究方法各有局限：毫米级的扩散磁共振覆盖范围大、效率高，却分辨率有限；微米级的光学成像（如病毒示踪）虽能看到神经元等精细结构，却难以实现整个人脑范围的重建。

  如何在“高通量”与“高分辨率”之间找到有效技术桥梁，是脑连接研究的重要挑战。

  11月3日，深圳理工大学、中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（以下简称“脑智卓越中心”)等联合研究团队，在国际期刊Nature Methods上在线发表最新研究成果，提出了基于细胞神经纤维束结构方向信息解析脑内神经纤维走向的新方法CABLE（cytoarchitecture-based link estimation）。Nature Methods同时以头条研究简报的形式对这一工作进行了重点推荐。

  这项技术就像给大脑装了“超高清全景摄像头”，首次实现灵长类动物乃至人类脑组织中，以细胞精度完整绘制了神经纤维地图。该方法突破了传统扩散磁共振成像在毫米级分辨率下精度的局限，同时规避了轴突病毒示踪通量低、难以整脑应用的瓶颈，为高精度脑连接图谱构建提供了新的技术路径。

  既然如此巧妙，灵感从何而来？就像车窗上的雨滴会顺着重力和气流方向被拉长，并不是标准的圆形一样，脑组织中的细胞形态指向也并非随机分布，而是与邻近神经纤维束方向一致。正是这个发现让团队灵光一闪：常规染色就能看到细胞胞体，那能不能通过细胞的排列方向反推出神经纤维的连接路线？

  基于这个思路，CABLE技术应运而生，它利用细胞结构的方向性，从普通组织染色图像中反推出纤维结构网络。与传统高精度成像依赖的病毒标记或转基因技术相比，CABLE技术不需要任何特殊标记，只需常规染色图像，就能实现高通量、高分辨率的全脑纤维重建。

车窗上的雨滴受重力（上下）和气流（左右）的影响表现出形态的方向性

  精度与效率双突破 CABLE的“硬核实力”

  CABLE呈现三大特点。一是超越传统技术的解析力，以VISoR高通量荧光体积成像平台为基础，CABLE在猕猴与狨猴脑内重建出复杂交叉与急转纤维，并通过病毒示踪取得的轴突“金标准”数据进行精度验证。

  二是贴近临床的应用潜力，在新生儿缺氧缺血性脑病（HIE）样本中，CABLE还识别出胼胝体纤维异常，为这类脑病的病理研究提供了全新视角。

  三是跨物种的普适性，CABLE不依赖转基因或病毒标记，以图像梯度信息为基础，利用球面反卷积得到方向分布函数，进而实现三维纤维追踪，意味着它既能应用于实验动物，也能直接应用于人类脑组织样本，具有跨物种、跨平台的扩展能力。

左侧是尼氏染色的猕猴脑切片，右侧是尼氏染色经过CABLE计算得到的纤维图像。颜色编码表示不同方向：红色代表左右向，绿色代表前后向，蓝色代表上下向。

  技术流程上，研究团队基于深圳理工大学生命健康学院副教授、深圳先进院副研究员徐放等此前发表的SMART图谱技术体系，先对全脑进行300微米厚片切割，经过透明化和DAPI/Nissl染色后，再通过VISoR成像获取全脑三维数据，随后进行图像拼接和方向计算，最终实现纤维追踪。

  结果显示，无论白质还是灰质区域，细胞排布都存在稳定指向性，与已知纤维方向高度一致，并且能够解析dMRI等技术中难以分辨的交叉纤维与弯折纤维。

纤维密集区域的放大图显示，细胞核（DAPI，绿色）在组织内呈条索状排布，其主方向与邻近轴突（白色）的走向基本一致。

  该工作在基于病毒示踪的神经元形态重建、基于弥散磁共振成像的纤维束重建技术等介观连接图谱技术体系之外，另辟蹊径，发现并利用了细胞构筑朝向与排布的内在各向异性，建立了细胞尺度的全脑神经纤维重建技术CABLE，在解析复杂纤维结构方面优于传统的离体dMRI，同时突破了病毒示踪的低通量和物种限制，提供了一条高精度、高通量构建脑连接图谱的新路径。未来。有望应用于精神疾病研究中，为人脑连接组学开启新的篇章。

  这项“硬核”科研成果还走进了公众视野。以CABLE技术绘制的神经纤维束为灵感创作的艺术作品《流动的意识》以及绘制猕猴脑图谱VR小游戏，已被深圳科学技术馆选为永久展项。当科研数据变成可视化的艺术装置，“大脑如何产生意识”这个终极问题，也变得更加触手可及。

以CABLE技术绘制的神经纤维束为蓝本创作的《流动的意识》

  据介绍，深圳理工大学/深圳先进院副教授徐放、脑智卓越中心研究员刘赐融、深圳先进院副研究员肖彦洋、中国科学技术大学/深圳先进院教授毕国强为论文共同通讯作者。深圳先进院博士生张越、脑智卓越中心博士生宋韬、深圳先进院博士后杨朝宇为论文共同第一作者。深圳理工大学生命健康学院助理教授周鹏程、研究助理赵如彬、博士生刘洋等为本工作作出了重要贡献。（记者 蔡琳）