МРТ становится «количественным микроскопом» для оценки здоровья аксонов

Неуловимые изменения микроструктуры белого вещества, лежащие в основе множества неврологических патологий, теперь можно изучать неинвазивно. Прорывная работа нейроученых позволила напрямую связать нанометровую геометрию аксонов с данными клинической диффузионной МРТ, превратив последнюю в инструмент для количественной оценки состояния нервных волокон.

Суть открытия - впервые установленная прямая аналитическая связь между тончайшими морфологическими вариациями аксонов и сигналом диффузионно-взвешенной визуализации. Используя беспрецедентно детальные трехмерные реконструкции, полученные с помощью объемной электронной микроскопии, исследователи смогли количественно описать сложность аксонной архитектуры: их волнистость и флуктуации поперечного сечения. Последующее моделирование физики диффузии воды внутри этих структур показало, что, несмотря на кажущуюся геометрическую бесконечность, лишь два ключевых параметра определяют сигнал: средняя площадь поперечного сечения и дисперсия ее изменений на больших расстояниях.

Это знание открывает путь к созданию точных клинических биомаркеров. Экспериментальная проверка на моделях черепно-мозговой травмы у грызунов подтвердила: диффузионная МРТ ex vivo способна выявлять эти микроструктурные сдвиги спустя месяцы после повреждения. Теперь метод позволяет не просто визуализировать, а измерять характерные для заболеваний изменения формы аксонов, открывая возможности для ранней диагностики, мониторинга прогрессирования и оценки эффективности терапии при таких состояниях, как рассеянный склероз, нейродегенеративные заболевания и последствия травм.

Работа уже переходит в клиническую плоскость. Параллельные исследования на современных высокопольных сканерах для животных и новейших клинических томографах для человека нацелены на валидацию этих микроструктурных биомаркеров. Совместные усилия финских и американских специалистов постепенно сокращают разрыв между миром нанометровых деталей, видимых в электронный микроскоп, и рутинной нейровизуализацией в больнице, обещая радикально повысить чувствительность диагностики.

Источник: Ali Abdollahzadeh et al, Scattering approach to diffusion quantifies axonal damage in brain injury, Nature Communications (2025) | https://doi.org/10.1038/s41467-025-64793-1