科学家揭示内耳以及化石构造之谜

张小盒 · 发表于 2014-12-4 21:32

中国科技信息网消息：据澳洲ABC网站2006年9月7日报道，科学家使用最新的成像技术，勾画出了内耳中内部构造详细的三维图像。由澳洲悉尼大学显微镜学和微量分析研究中心的艾伦·琼斯参加的澳大利亚科研小组将把其发现发表在最新一期的《斯堪的纳维亚耳鼻喉科学报》（Acta Oto-Laryngologica）上。

　　科研小组的科学家们使用一种被称为X射线微断层成像术的新技术展示了豚鼠内耳中的详细构造。这种新技术也属于计算X线断层成像（Computed Tomography,简称CT）是一种先进的影像学检查技术，利用X射线穿透动物身体后对不同的衰减特性进行成像的，所取得的是计算机重建图像。X射线从各个方向沿着身体某一选定部位进行扫描，利用高敏感的检测器接受透过的X射线量，经计算机数字化后得出该部位各个单位容积的吸收系数，然后再据此重建成断面图像。它由计算机系统、扫描装置、图像显示和图像记录系统构成。

　　琼斯表示：“这是一种在显微镜条件下的计算X线断层成像扫描，确切的说是一台用于显微镜环境下的CT扫描仪。”同医院中的CT扫描相似的是，使用X射线进行扫描，然后通过计算机构建内部结构的三维图像。像骨骼结构能吸收更多的X射线，因此相比于其它组织也更为可见。通过一系列来自骨骼的扫描“切片”构造出三维图像。但X射线微断层成像技术可以取得比医院中的CT扫描仪更多的“切片”图像。并且提供了更为清晰的分辨率，使得科学家们能够描绘出更详细的内耳构造。

　　科学家们所勾画出来的图像显示了内耳中的三个组成：镫骨（图中红色部分）、囊状斑疹（图中黄色部分）以及小囊斑疹（图中蓝色部分）。同时还显示了耳蜗的螺旋形状以及内耳的半规管。琼斯说：“内耳的这一结构也是人体颞骨内最密集的一处骨骼结构，用医院中普通的CT扫描仪根本无法达到要求的分辨率，更无法观察到这些结构了。”

　　化石眼球中的秘密

　　琼斯所在的研究小组使用这一新技术进行的早期研究之一，就是对所发现的一个4100万年前的化石鱼类眼球进行成像扫描。但其并不是第一个使用这一扫面技术的科研小组，由澳洲昆士兰大学的古生物学家卡罗利·布罗博士带领的研究小组是第一个使用X射线微断层成像术来对小型的脊椎动物化石进行扫描和观察的。

　　琼斯表示，发现的这个鱼类眼球化石直径为5毫米，化石极其脆弱，而且眼球化石内部积满了石灰石。如果按照原来的做法，研究人员需要在不损坏化石的前提下，将其中的石灰石清除掉才开始进行研究。但X射线微断层成像术为研究人员提供了一种非破坏性的方式来对石灰石进行“数字化提取”，使得化石眼球内部的解剖细节能够一目了然。

　　在化石眼球表面的眼脊、隆起以及眼洞可以告诉研究人员其中的眼球肌肉所附的位置以及眼神经进入眼睛的位置。科学家们其中的一个发现就是，他们所研究的这一远古盾皮鱼在其眼球上附有一处额外的肌肉。布罗博士表示，我们目前对这一发现的重要性还不是很清楚，但布罗博士猜测，这同一个事实或许有些联系，那就是盾皮鱼的眼球和大脑间有一些茎状的神经进行联系。在现代的物种中，也只有很少一些脊椎动物，如某些鲨鱼有这一特征。

　　新技术的应用

　　琼斯所在的研究小组还使用X射线微断层成像术为人体的臼齿绘制出了内部结构的图像，发现了一个特别的根系形成。解剖学的教科书上认为，臼齿有三个根系，但琼斯表示，他们小组发现一个臼齿只有两个根系，这也是解剖学的普遍规律同产生微妙变异的单个特例有所差异的一个例子。

　　琼斯说：“这是一个十分有趣的案例研究，这也使我们进一步明确了，我们到底可以使用X射线微断层成像术来做些什么。”琼斯表示，X射线微断层成像术可以被用来对一些材料进行研究，如陶瓷、纸以及矿物等。琼斯说：“X射线微断层成像术可以帮助我们进一步发现这些材料的一些新的特性。为我们进一步研究其用途指明了方向。”