东芬兰大学(UEF)与纽约大学格罗斯曼医学院合作，在《自然通讯》期刊发表研究，建立了轴突微几何与非侵入性毫米级扩散MRI(dMRI)信号间的直接分析联系。这一成果为神经系统疾病的早期诊断与监测提供了新工具，尤其关注轴突形态变化这一关键生物标志物。

轴突作为神经元传递电信号的管状结构，其形态变化是多种神经系统疾病及正常发育衰老的共同特征。研究团队通过大体积电子显微镜(vEM)实现白质微观结构的三维重建，结合扩散物理理论，开发出先进计算方法，以纳米精度重建数十万条轴突，构建了全球最大的白质微观几何定量三维参考库。Ali Abdollahzadeh博士表示：“重建揭示了轴突偏离直管的复杂形态，我们直接测量了横截面波动与长度起伏等参数。”

基于诺维科夫教授在扩散物理领域的进展，研究团队进一步开发了截面变化轴突扩散的散射框架，精确解析了轴突轴向扩散的菲克–雅各布斯方程。Dmitry S. Novikov教授指出：“尽管轴突几何复杂，但实验扩散时间下，仅平均倒易截面与长程横截面波动方差两个参数决定轴向扩散。”这一发现简化了模型，提升了dMRI对微观结构变化的敏感性。

实验验证阶段，研究在UEF库奥皮奥生物医学成像单位的大鼠创伤性脑损伤模型中，证实体外dMRI可长期追踪轴突几何变化，为白质损伤提供非侵入性生物标志物。未来，团队将扩展框架至多种神经病理动物模型，利用9.4-T MRI系统与下一代Connectom.X扫描仪，推进人脑影像转化。埃尔斯·菲尔曼斯教授强调：“动物与临床MRI的结合，将首次实现从纳米级组织到人体神经影像的转化路径，为患者测试微观结构特异性生物标志物奠定基础。”

出版详情：作者：Ali Abdollahzadeh等人， 标题：《散射扩散方法量化脑损伤中的轴突损伤》，发表于：Nature Communications(2025)，杂志信息：《自然通讯》。