阿爾茨海默氏症、中風和多發性硬化症等神經系統疾病會因免疫細胞引發的神經炎症而造成嚴重損害。治療這種炎症具有挑戰性，因為大腦的保護屏障（包括頭骨和周圍的膜）阻礙了直接治療的進入。

這張圖片展示了人類頭骨的複雜性和相互關聯性，令人嘆為觀止。通過使用先進的組織清除技術和光片熒光顯微鏡成像，樣本被標記為突出的髓系免疫細胞（青色顯示）和血管（粉色顯示）。顱骨骨髓腔中充滿了骨髓免疫細胞，而血管在整個顱骨中形成了一個複雜的網絡，展示了這一重要解剖結構的動態性質。圖片來源：細胞出版社Kolabas et al.

在此之前，科學家們發現了從頭骨骨髓通往大腦的路徑，這為免疫細胞的移動提供了便利。現在，新的研究發現，顱骨骨髓中的細胞在組成和疾病反應方面都很獨特。這些發現為神經系統疾病的診斷和治療提供了新的可能性，並在未來通過無創頭骨成像徹底改變大腦健康監測。相關研究成果最近發表在《細胞》（Cell）雜誌上。

阿爾茨海默氏症、中風和多發性硬化症等神經系統疾病對全球數百萬人的生活造成了破壞性影響。神經炎症是其共同特徵，它是大腦內部的”火災”，可通過激活免疫細胞和釋放炎症分子造成嚴重損害。

然而，由於大腦被顱骨和三層額外的保護膜所保護，相對來說無法進入，因此控制和監測這種炎症一直是一個重大挑戰。以慕尼黑亥姆霍茲大學阿里-埃蒂爾克（Ali Ertürk）教授為核心的科學家團隊與慕尼黑路德維希-馬克西米利大學（LMU）和慕尼黑工業大學（TUM）的研究人員合作，試圖解決這一尚未滿足的需求。

頭骨與大腦之間錯綜複雜的聯繫

最近的研究揭示了頭骨骨髓與大腦最外層保護膜（腦膜表面）之間的直接聯繫，打破了頭骨與大腦沒有直接聯繫的傳統認識。這些連接就像管道一樣，促進了免疫細胞的來回移動。

科學家小組發現，這些連接甚至經常穿過最外層、最堅韌的膜層–硬腦膜，比以前想像的更接近大腦表面。為了取得這些重大發現，研究小組採用了一種名為組織清理的專門方法，並結合三維成像技術對導管進行可視化。

在組織清理過程中，生物組織會被一種特殊的溶液處理，使其變得透明，從而使光線能夠通過，以便在顯微鏡下對腦組織和頭骨進行檢查。因此，可以生成結構和細胞的三維圖像，從而進行全面的視覺分析。

研究小組更深入地探究了基於頭骨的免疫細胞在大腦生理和疾病中發揮的獨特作用。他們首先質疑頭骨中是否存在其他骨骼中無法找到的大腦特異細胞和分子。通過對小鼠和人類骨骼進行轉錄組學和蛋白質組學分析，對RNA和蛋白質含量進行了廣泛的分析，結果證實了這一點–頭骨確實與眾不同，它承載著獨特的中性粒細胞免疫細胞，這是一種白細胞，在免疫系統的防禦中發揮著至關重要的作用。這項研究的第一作者、慕尼黑亥姆霍茲埃蒂爾克實驗室的博士生伊爾金-科拉巴斯（Ilgin Kolabas）強調說：”這些發現具有深遠的意義，表明頭骨和大腦之間的聯繫比人們以前認為的要復雜得多。”

通訊作者阿里-埃蒂爾克（Ali Ertürk）補充道：”這為診斷和治療腦部疾病提供了無數可能性，並有可能徹底改變我們對神經系統疾病的認識。這一突破可以更有效地監測阿爾茨海默氏症和中風等疾病，甚至有可能通過早期檢測預防這些疾病的發生。”

展望新未來： 從研究到臨床實踐

另一個有影響力的發現是，研究人員利用正電子發射計算機斷層掃描成像技術發現，頭骨發出的信號與大腦底層發出的信號相一致，這些信號的變化與阿爾茨海默氏症和中風患者的病情進展相對應。因此，只需掃描病人的頭部表面，就能監測大腦炎症，這展示了一種新的潛力。

展望未來，研究人員設想他們的研究成果可以轉化為臨床實踐中的無創頭骨成像技術。阿里-埃蒂爾克解釋了對疾病監測的影響：”這有可能通過便攜式可穿戴設備來實現，為監測大腦健康提供一種更方便、更實用的方法”。該團隊希望這種方法能大大改善神經系統疾病的診斷、監測甚至治療，讓我們離更有效地管理這些毀滅性疾病更近一步。