为了了解健康大脑的运作方式以及脑部疾病的发生机制，神经科学家们运用了多种显微成像技术，从全脑人类核磁共振成像到单个神经元（脑细胞）内部成像，并在此过程中创造出令人惊叹的图像。以下是昆士兰脑科学研究所（The University of Queensland）科学家们在2017年创作的一些优秀作品。
这是小鼠胚胎脑部的侧视图。神经元（深蓝色）的轴突释放多巴胺，多巴胺是一种与奖励和愉悦相关的神经递质，它们生长到目标脑区。
随着神经科学越来越受到公众关注，研究人员正努力使他们的发现易于理解，这与波普艺术运动有异曲同工之妙。这些是人体脑部的核磁共振成像图。
这张图展示了弥散张量成像技术，这是一种基于核磁共振成像的神经成像技术，揭示了啮齿类动物大脑胼胝体的纤维束。胼胝体连接着大脑的左右两个半球。颜色代表纤维束在脑内行进的不同方向。
微观奇观
下图的彩色图像展示了对神经元之间通讯至关重要的单个分子的纳米级运动。了解这些分子的组织方式以及它们的运动方式，是理解大脑健康与疾病的关键。
它们看起来像烟花，但这幅图像展示的是单个肌动蛋白分子的纳米级运动。肌动蛋白是一种存在于所有动植物细胞中的必需蛋白质，在此例中，它存在于神经分泌细胞中，这是一种特殊的神经细胞，可将信号分子释放到血液中。
这张图像展示了大脑皮层区域单个神经元（金色）的活动，该活动是在周围神经元（奶油色）被闪光激活后记录的。
蓝色神经元，可能看起来像珊瑚礁上的蝠鲼，表达了一种被荧光标记物标记的蛋白质。周围细胞的粉红色是由内质网形成的，内质网是一种对蛋白质的加工和转运至关重要的细胞结构。
这段小鼠脊髓的切片显示了多种神经元类型。粉红色的较小神经元与疼痛有关，而绿色的大神经元与运动有关。
海马体（大脑中对学习和记忆很重要的大脑区域）中神经元的组织结构看起来像雪地里的森林。“雪”是由细胞核组成的，细胞核包含每个细胞的遗传物质。“树”是神经元的投射，电信号沿着这些投射传输，以实现与其他细胞的通讯。
疾病中的大脑
在阿尔茨海默病中，tau 蛋白（金色）在积累时会变得有毒。很难相信这些迷人的、宝石般的团块会如此具有破坏性。
了解高级别脑肿瘤的特征对于找到治疗方法至关重要。高分辨率荧光成像使我们能够研究正常脑细胞如何癌变以及它们的行为。这张图展示了癌细胞（红色）侵入正常脑组织（绿色）的过程。
来自自然的启示
研究包括海洋生物、斑马鱼和线虫在内的模式生物，分别为了解视觉、大脑发育和神经再生提供了见解。
深海生物，包括这只宝石鱿鱼，会发光以自卫、吸引猎物，甚至伪装。在 600 米的深度，宝石鱿鱼发光器官发出的生物荧光对猎物具有致命的吸引力。
这只螳螂虾的每只眼睛都有两个视网膜。螳螂虾拥有世界上最复杂的视觉系统；它们可以看到可见光和紫外线，并且能够反射和检测圆偏振光，这是自然界中极其罕见的能力。
这些是不到一周大的斑马鱼大脑中放电的神经元，使用定制显微镜以 3D 形式记录，并根据深度进行颜色编码。对幼年斑马鱼大脑活动的成像可能有助于理解大脑如何形成功能。
一盘处于生命周期不同阶段的秀丽隐杆线虫。秀丽隐杆线虫是一种简单、半透明的生物，是研究神经系统的理想模型。
感谢 QBI 图形设计师 Nick Valmas 博士、科学作家 Donna Lu 和 QBI 博士候选人 Abdalla Z Mohamed。
Wei Luan 是昆士兰大学的博士后研究员，Merja Joensuu 是博士后研究员，Ravi Kiran Kasula 是博士生。本文最初发布于The Conversation。
