张洪杰院士、樊春海院士、刘买利院士、田阳教授、周欣教授等合著综述：脑结构与功能成像

作为中枢神经系统最重要的部分，大脑的结构和功能极其复杂。分析大脑的复杂结构和功能是理解生理和病理过程的关键。尽管已经知道大脑中神经元形态和神经元/血管的局部分布，但在活体大脑中实现亚细胞结构的高分辨成像仍具有极大挑战。此外，复杂的大脑功能涉及多种功能分子参与，但这些分子在大脑中的浓度、分布和相互作用仍然知之甚少。因此，开发用于脑结构成像和功能相关的化学信号传感分析方法，对于理解脑生理、病理过程至关重要。

近日，张洪杰院士、樊春海院士、刘买利院士、田阳教授、周欣教授等为SCIENCE CHINA Chemistry撰写综述“Structural and functional imaging of brains”，总览了脑结构与功能成像领域的研究进展。

在本综述中，作者首先概述了分辨率从纳米到毫米的多尺度脑结构成像技术。特别强调了樊春海院士团队基于同步辐射X射线技术在脑组织高分辨和快速三维成像方面的研究。另一方面，系统综述了脑内电信号和化学信号分析的前沿方法。重点介绍了田阳教授团队设计开发的一系列活体脑成像与测量分析技术，尤其是首次提出的双重识别策略和基于表界面化学构建的高选择性时空分辨成像与长时程稳定测量方法，以及用于活体电信号和化学信号同时采集的电化学生理微阵列技术。此外，详细介绍了刘买利院士和周欣教授团队利用超极化技术和多核化学实现高对比度、高灵敏度的核磁共振成像最新进展。最后，着重介绍了用于脑内化学分子成像和传感的多种光学探针和仪器，特别是张洪杰院士团队开发的上转换荧光纳米探针，以及田阳教授团队开发的光生理拉曼探针和活体光纤拉曼阵列成像系统。

该综述论文对相关研究人员具有指导意义，有望对高分辨率的大规模快速脑结构成像以及在自由移动小鼠全脑神经元的化学表达信号分析方面起到促进作用。

详见：Zhichao Liu, Ying Zhu, Liming Zhang, Weiping Jiang, Yawei Liu, Qiaowei Tang, Xiaoqing Cai, Jiang Li, Lihua Wang, Changlu Tao, Xianzhen Yin, Xiaowei Li, Shangguo Hou, Dawei Jiang, Kai Liu, Xin Zhou, Hongjie Zhang, Maili Liu, Chunhai Fan, Yang Tian. Structural and functional imaging of brains. Sci. China Chem. 2022，DOI: 10.1007/s11426-022-1408-5.

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【通讯作者简介】

张洪杰，中国科学院院士、发展中国家科学院院士、清华大学教授、中国科学院长春应用化学研究所研究员、中国稀土行业协会理事长。长期致力于稀土功能材料的基础研究与应用，以材料的结构与功能关系为研究重点，着重解决影响学科发展的关键科学和技术问题，发展了系列材料制备的新方法和技术。

樊春海，中国科学院院士、上海交通大学王宽诚讲席教授、化学化工学院院长、转化医学研究院执行院长、国家转化医学科学中心唐仲英首席科学家。主要研究方向为生物传感器、DNA纳米技术与DNA计算和生物光子学。

刘买利，中国科学院院士、中国科学院精密测量科学与技术创新研究院研究员、武汉磁共振中心主任。曾任中国科学院武汉物理与数学研究所所长、波谱与原子分子物理国家重点实验室主任、中国物理学会波谱学专业委员会主任委员。在核磁共振波谱学，尤其是溶剂峰抑制和复杂样品波谱分析方法方面取得了系列研究成果。

田阳，华东师范大学特聘教授、化学与分子工程学院院长。长期从事活体脑电信号的化学表达分析研究，在发展脑神经化学分子的精准分析测量策略、建立长时程稳定高空间分辨脑成像方法及开拓高速成像分析新仪器等方面开展了深入系统的工作。

周欣，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院（由原中国科学院武汉物理与数学研究所和中国科学院测量与地球物理研究所融合组建）院长、研究员、博士生导师。主要从事医学影像新仪器、新技术及活体分子成像研究。

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