一項名為HyFMRI的開創性混合成像技術，現已實現對活體大腦中神經元、星狀細胞及血流活動的同步視覺化，為理解大腦功能與疾病提供了前所未有的深入視角。這項創新技術有望徹底改變我們對複雜大腦過程的認知，能夠即時、非侵入性地捕捉不同腦細胞與血流之間的相互作用。
此技術的獨特之處在於結合了多重螢光成像與磁共振成像（MRI）的優勢。多重螢光成像利用特殊標記物追蹤神經元和星狀細胞的活動，而MRI則提供詳細的空間資訊。過去的研究方法往往僅能聚焦於大腦功能的單一方面，例如電訊號或血氧水平，HyFMRI的出現克服了這些限制，透過整合互補的技術，以前所未有的完整性描繪大腦動態。它利用先進的螢光蛋白，在特定訊號觸發時發光，使研究人員能夠區分並監測神經元和星狀細胞的活動，同時MRI則精確地繪製出腦部血流與氧合情況，將細胞訊號傳導與血管反應精確連結，這對於理解神經活動如何獲得血液支持的「神經血管偶聯」過程至關重要。
HyFMRI的一大顯著優勢是其非侵入性，意味著無需手術或對腦組織造成傷害，這對於長期追蹤大腦因發育、疾病或治療而隨時間變化的研究至關重要。該技術的開發涉及螢光偵測與MRI序列的同步化，並運用複雜的電腦演算法處理和整合龐雜的數據，確保訊號間的相互干擾降至最低，並維持影像品質。早期在動物模型上的測試已成功顯示，在刺激引發的神經元放電同時，伴隨著星狀細胞的鈣離子波活動以及相應的血流變化。這些發現突顯了腦細胞及其血管支持系統的相互依存性，為大腦如何處理資訊和管理能量提供了線索。
HyFMRI在研究阿茲海默症、中風和癲癇等神經系統疾病方面具有巨大潛力，這些疾病常涉及神經血管偶聯和星狀細胞功能異常。透過詳細繪製這些病理變化，該技術有望輔助早期診斷和更精確的治療監測。此外，HyFMRI也讓科學家能更深入地理解星狀細胞在大腦運算中扮演的活躍角色，超越了其傳統上僅作為支持細胞的觀點。研究人員也指出，該技術的靈活性允許透過使用不同的螢光探針來研究其他細胞類型甚至特定的神經傳導物質。雖然目前主要應用於動物模型，但HyFMRI正積極朝向人體研究邁進，這將可能徹底改變大腦診斷與研究的面貌。
這項發表於《Light: Science & Applications》期刊的突破性進展，預計將加速神經科學與醫學領域的發現。
HyFMRI產生的豐富數據也為人工智慧分析複雜大腦模式開啟了新的可能性，有望催生個人化的神經科學研究方法。
總而言之，HyFMRI為腦部成像樹立了新的標竿，以前所未有的視角揭示了腦部錯綜複雜的運作機制，預示著一個新發現時代的來臨。值得注意的是，星狀細胞不僅在維持大腦正常生理功能中扮演關鍵角色，它們還參與調節腦血流量，並在神經損傷後形成膠質瘢痕，這顯示了它們在腦部健康與疾病中的多重作用。此外，血腦屏障的完整性，其中星狀細胞的終足是重要組成部分，對於保護大腦免受有害物質侵害至關重要。