Метод DI основан на 3D-визуализации в поляризованном свете (3D-PLI), методе нейровизуализации, разработанном в Forschungszentrum Julich, который выявляет пути нервных волокон с микрометровым разрешением. 3D-PLI используется, например, в Европейском проекте человеческого мозга для исследования трехмерных волоконных структур мозга с беспрецедентной детальностью.
Во время измерения 3D-PLI гистологические срезы головного мозга освещаются поляризованным светом. В зависимости от того, как направление колебаний (поляризация) ориентировано относительно нервных волокон, свет преломляется в разной степени, что позволяет вычислить пространственную ориентацию нервных волокон.
Этот эффект, называемый двойным лучепреломлением, в основном вызван миелиновой оболочкой, изолирующим слоем, который окружает многие нервные волокна в головном мозге.
В то время как 3D-PLI измеряет зависящее от поляризации преломление света, измерение диаттенуации определяет зависящее от поляризации ослабление света, т.е.е. насколько уменьшается интенсивность поляризованного света при прохождении через срез мозга. Измерение выполняется с помощью того же прибора, что и 3D-PLI, при этом два фильтра удалены.
Ученые обнаружили, что визуализация диаттенуации – комбинированное измерение диаттенуации и 3D-PLI – позволяет различать разные области мозга. В некоторых регионах ткань мозга максимально прозрачна, когда поляризация света ориентирована параллельно нервным волокнам.
В других регионах ткань максимально прозрачна, когда поляризация ориентирована перпендикулярно нервным волокнам. Поведение ткани зависит, среди прочего, от времени после заделки срезов головного мозга.
Используя моделирование на бывшем суперкомпьютере Julich JUQUEEN, исследователи смогли показать, что наблюдаемые эффекты также зависят от других свойств ткани, таких как диаметр волокон или толщина миелиновых оболочек. Это делает диаттенуационную визуализацию ценным расширением 3D-PLI, позволяющим более точно исследовать ткани головного мозга. В будущем метод DI может быть использован для изучения нейродегенеративных заболеваний, таких как рассеянный склероз или мультисистемная атрофия (MSA), которые сопровождаются изменениями миелиновой оболочки.
Кроме того, технология помогает сделать видимыми патологические изменения и идентифицировать связанные области и типы тканей, помогая комплексной реконструкции мозга.