科学家开发新型MRI技术,可高分辨率描绘脑脊液运动模式-肽度TIMEDOO

脑脊液(CSF)在脑与脊髓周围不断流动,承担保护中枢神经系统、输送营养及清除代谢废物等重要功能。越来越多研究表明,阿尔茨海默病等神经退行性疾病与脑内异常蛋白沉积有关,而这些沉积可能与特定区域的脑脊液流动变化相关。

来自莱顿大学医学中心、阿姆斯特丹大学及德国神经退行性疾病中心(DZNE)的研究团队近日在Nature Neuroscience发表论文,提出一种基于磁共振成像(MRI)的新方法,可非侵入性、超高分辨率地观察脑脊液在脑内的运动。

研究负责人Matthias van Osch和第一作者Lydiane Hirschler在接受Medical Xpress采访时表示,传统研究脑清除系统的技术多为“invasive or low-resolution”,无法真实捕捉人脑内脑脊液的精细流动。因此,他们希望开发一种高空间分辨率且不依赖造影剂的新型成像方案。

新技术可分离脑脊液信号并追踪细微流动路径

该方法的核心在于:
1)首先将脑脊液信号与缓慢移动的血流信号分离,从而确保最终的运动编码数据反映的是CSF而非血液流动;
2)结合超高场(7 Tesla)MRI,实现细至沿微小穿通血管周围的脑脊液通道成像。

研究显示,这项技术能够在30—40分钟扫描中获得高分辨率图像。团队表示未来可利用先进重建算法进一步缩短扫描时间。

科学家开发新型MRI技术,可高分辨率描绘脑脊液运动模式-肽度TIMEDOO

在CAA患者中发现特异性CSF运动模式

研究人员首先对健康志愿者进行了脑脊液成像,并进一步扫描了患有脑淀粉样血管病(CAA)的患者。CAA是一种由淀粉样蛋白在血管壁沉积引起的疾病。

结果显示,与健康人相比,CAA患者的脑脊液运动出现明显改变,呈现特定流动模式,支持“CSF mobility impairments may contribute to protein build-up”的假设。

此外,研究团队还揭示了多个驱动脑脊液流动的重要机制:

  • 心脏搏动是大脑较大空间内CSF运动的主要驱动力;

  • **血管缓慢搏动(vasomotion)**增强可促进脑脊液流动;

  • 在白质穿通血管周围的小型CSF空间内,呼吸与vasomotion的重要性可与心跳相当;

  • 在CAA中,研究观察到“preserved CSF mobility deeper in the brain combined with enhanced CSF mobility around the middle cerebral artery”。

有望推动多类神经疾病研究与治疗

该方法无需侵入操作,也不依赖对比剂,能够精确描绘脑脊液在整个大脑中的流动,研究者认为它为探索人类脑清除系统提供了“a significant step forward”。

团队目前正利用该技术研究睡眠过程中脑脊液流动的变化,并关注其在神经退行性疾病患者中的表现。
他们表示,这些研究将有助于理解脑废物清除系统的动态特征,为阿尔茨海默病等疾病的诊断与干预提供新线索。

参考文献:Lydiane Hirschler et al, Region-specific drivers of CSF mobility measured with MRI in humans, Nature Neuroscience (2025). DOI: 10.1038/s41593-025-02073-3. www.nature.com/articles/s41593-025-02073-3

编辑:王洪

排版:李丽