耶鲁大学校园风貌

 

光明与真知（Lux et veritas），是世界名校耶鲁大学的校训。在这里，科学家、艺术家、学者们领跑前沿科研，追寻真理之光。葡萄叶环绕书剑是耶鲁大学的标志，象征人文艺术与真理的结合。

2018年，美国国立卫生研究院启动美国脑计划重大项目2.0（NIH Brain Initiative 2.0）项目；耶鲁 PET 中心以对大量放射性药物的先驱研究和对脑成像的专注而闻名，是该项目的重要参与方。

大脑之深邃，如同宇宙；而进行一场浩瀚的“脑际迷航”，当然需要定制化的观测站。2020年，耶鲁大学协同加州大学戴维斯分校，与联影医疗启动了全球首款数字化脑专用PET-CT NeuroExplorer (NX)的共同研发；2023年6月，这台特别打造的“观测站”横空出世，入驻了耶鲁大学医学院PET中心。

我们有幸到访耶鲁大学，探访这台刚刚诞生的脑部PET-CT，与世界级脑科学大咖Richard Carson对谈，听他讲述脑科学的前世今生，感知人类认识大脑之漫漫长路的崎岖，以及在保护大脑的征途中的不懈努力。当看到在新的观测工具下，大脑中微小细胞核的信号以惊人的精度呈现在眼前时，一种莫名的感动涌起——我们赞美大脑，因为有了它，才有了如今璀璨的人类文明。

我们记录下了这次在耶鲁大学的Campus walk，分享一场科学求真的世界中，别开生面的“脑际迷航”。

耶鲁大学校园风貌

 

Richard Carson教授展示脑部影像

 

推开耶鲁大学PET中心大门，一场脑际航行即刻启程。本次航行由合作项目负责人——耶鲁大学PET中心名誉主任Richard Carson教授掌舵。Carson教授多年来致力于使用PET技术解密大脑，在他办公室的黑板上，布满复杂的公式和草图，犹如探索之路上的星图，指引航向。Carson教授轻步走向黑板，解释其中的奥秘，将科学之美娓娓道来，直抵人心。

回忆起与脑科学研究的初次际遇，Carson教授的眼中闪光：”在研究早期，即使只看到正在工作中的大脑，就足以让人兴奋。”

而如今，只看到工作中的大脑已远远不够：脑科学研究者需要窥见大脑更小区域的功能动态，测量血流、代谢和突触活动，揭示这之间细微精巧的相互作用。

以阿尔茨海默病为例，该疾病的源头并不在海马体中，而是在一个更中间区域，叫蓝斑核——其位于脑干神经核团中一个非常微小的区域。如果在早期探测中，能扫描到这样的区域并精准成像，还原区域的动态变化，就能更好地追踪病变，并向更深处探索。

“数千年来，人类在认知自我的旅程中，已走过漫长的道路。心脏，曾是神秘的‘未竟之地’，如今我们对它的理解也渐渐深入。这并不意味着它不再复杂，是我们通过不懈的努力，循序渐进地理解了身体与疾病的关系。然而对于深不可测的大脑，我们对它的探索尚及表层。人类能否在未来，揭开它所有的秘密？我的有生之年也许看不到这一天，但我相信终有一日会实现。”Carson教授如是说：“这正是科学的乐趣所在，一次又一次攻克难题，尝试着去揭开它们的面纱。”

脑神经意象图

 

在人类大脑这广阔而错综的网络中，无数的突触和路径交织成一幅超级城市图景。Carson教授的研究，不断地深化我们对这些精妙连接的理解，就如同探索一座庞大而繁华的都市，揭开其隐藏在熙攘街道下的深层奥秘。

Carson教授进一步对大脑内部进行了诠释："就连接数量而言，没有一个超级城市，能与大脑建立的连接数量相比拟。”这里所说的连结，即神经之间的微妙交织，以无形的线条绘制人类的思维、情感，静默地塑造着我们的每一日，影响着我们的健康。

如果有能力在早期探测，扫描关键区域、学习得知它们是如何相互作用、相互交流。研究者将能够掌握更多细节，更好地追踪病变，并向更深处探索。”耶鲁拥有约60种示踪剂药物，借助NX的高分辨率与灵敏度，可以定量地分析药物在脑内的动态代谢，以此将它与药物疗效联系起来。

Carson教授总结道：“我们先看见大脑，再理解大脑，而后有了保护它的希望。”

Richard Carson教授与NeuroExplorer (NX)

 

NX正式进驻耶鲁的时间正是2023年的父亲节，Carson教授亲切地称这台下一代高分辨率脑PET系统为“宝贝”，并称这是最好的父亲节礼物。在展示这份”礼物“之前，Carson教授拿出由第一代PET得到的脑部影像。彼时，每一张图像要花至少10分钟才能获取，且由于图像的质量和分辨率极低，几乎很难识别出那是一张脑部图像。 人类对脑部的探索从未停步，对看到其细微末节的需求亦不止。

NeuroExplorer (NX)产出的脑部影像图

 

NeuroExplorer拥有基于NEMA NU 2-2018标准的超高灵敏度：46cps/kBq，同时配备着先进的时间飞行技术，进一步增强了NX的综合性能。

小型探测器元件确保最精微的结构能被检测，甚至探查特定脑核中的神经递质运动。搭载1.5mm的有效空间分辨率，带来前所未见的解剖细节。

NeuroExplorer (NX)产出的脑部影像图与其他设备产出的脑部影像图对比

 

一直以来，运动伪影困扰着核医学界，扫描过程中患者任何轻微移动都会对最终的图像清晰度产生影响。NX革命性地开发实时无标注头部运动追踪，解决了头部运动造成的成像伪影问题，确保成像卓越精度。

运动伪影校正前后影像对比

 

搭载长达50cm的轴向视野，可捕捉到从头顶到肩部区域的完整图像，确保其能够监测该区域的血管和示踪剂输送到大脑的动态情况，这一卓越性能助力NX成为脑科学领域研究强有力的工具。

NeuroExplorer (NX) 产出到从头顶到肩部区域的完整图像

 

“从我们目前获取的图像来看，使用NeuroExplorer扫出的图像是世界上最好的，因此我们能够真正做到更好地缩小范围，聚焦更小的信号，观察大脑更为微末的区域，这为我们打开了新的窗口，去‘见所未见’。”Carson教授对NX的诞生和即将围绕其展开的一系列研究满怀期待，“有了NeuroExplorer这样强大的设备，我们步履不停，也正将迎来一个重要的突破，那就是和制药行业的合作。”

宇宙与未来脑图的结合意象图

 

此行，聆听了世界级大师的盛情分享，我们对科学无尽前沿愈加心驰神往。回顾过去一年，ChatGPT AI生成式大模型以令人震撼的新方式涌现，重新定义了人类与世界互动和工作的方式。这一研究立足于人类既有的广博知识，已经展示出了颠覆传统行业、改写未来轨迹的巨大潜力。对此，Carson教授也分享了他充满哲思的见解：“人类智慧创造了AI，如今人类也能够在AI的启迪下学习和进化，期待有一天能够研究人类复杂的脑神经信息直接交互，开发智慧的无上潜能。这预示着一个既令人兴奋又可能令人畏惧的新时代。”

离开耶鲁校园，心绪久久不能平复，为有幸见证科技创新日新月异的伟大时代感慨万千。