大脑是宇宙间最神奇的物体，不仅使人具有正常的行动并产生思想，也有着多种神经精神类疾病而严重影响人的生存质量。在结构方面，大脑是人体内最复杂的器官，由100多亿个神经元、1000多亿个胶质细胞以及密布穿插其中的血管，共同组成极度复杂的神经-血管网络。血管为神经元和胶质细胞输送能量和营养物质，并且带走废弃物。有研究表明，如果阻断血管的血液供应，神经元会在几秒内停止发放动作电位，在几分钟内，就会造成不可逆转的损伤。然而，人们至今对哺乳动物全脑范围内的细胞与血管网络的真实空间分布，以及精细结构相互间的关系尚未进行研究。
小鼠是脑科学研究中的哺乳类动物的代表，与人有着90%以上的同源基因。但即使是小鼠，各个脑区里的真实的血管-细胞构筑关系也不清楚。传统的组织学切片成像技术通常为二维平面上观察来推测三维的构筑结构，因此定量分析会出现偏差。由于脑内的小细胞和毛细血管的直径约为2微米，因此若要在三维空间获得细胞和血管的真实结构信息，则需要成像技术在任一方向上均应达到1微米分辨率能力。现有的三维成像技术如CT和MRI由于分辨率不足，无法分辨毛细血管和单个细胞。近几十年发展的光学成像技术（如共聚焦和双光子）虽然能分辨单个细胞和血管，但受限于光的散射和吸收，成像深度有限，其研究仍然局限在局部脑皮层区域。
武汉光电国家实验室（筹）生物医学光子学功能实验室的MOST研究团队，改进了传统的用于细胞构筑研究的尼氏染色法，实现了同时标记小鼠全脑的细胞和血管的结构。结合拥有自主知识产权的显微光学切片断层成像技术（MOST）（Science, 2010），以1微米体素分辨率，成功地采集了多只完整小鼠脑细胞和血管的图像。基于尼氏染色的特点和MOST技术的三维高分辨优势，所获取的小鼠全脑数据集具有能显示所有细胞和血管（包括毛细血管）空间位置与结构的特点。并且，该数据集无需配准，避免了配准过程可能带来的偏差。研究小组还开发了有效的全自动图像处理方法，成功地在全脑范围多个脑区（包括脑深部区域）实现了细胞和血管的矢量化。并利用自主研发的软件实现了细胞和血管共定位的定量分析，发现细胞到血管的最近距离与血管长度密度存在鲁棒的线性相关，而与细胞个数密度无关。该研究所建立的研究方法及技术路线，对于获取其他哺乳类动物脑精细结构数据集、构建标准脑图谱和研究疾病脑，对于建立基础神经科学与临床脑疾病检测之间的联系将发挥重要的作用。
该工作由吴景鹏、何勇、杨中琴（前三人为并列第一作者）、郭聪迪、骆清铭、周伟、陈尚宾、李安安、熊本义、江涛和龚辉（通讯作者）完成，以标题为“ 3D BrainCV：体素1微米分辨率在小鼠全脑范围同时实现细胞和血管的可视化与定量分析”（3D BrainCV: Simultaneous visualization and analysis of cells and capillaries in a whole mouse brain with one-micron voxel resolution），于2014年1月由国际期刊 NeuroImage出版（NeuroImage 87(2014):199-208）。
该研究工作获得了国家自然科学基金、国家自然科学基金创新群体项目、863计划项目和教育部“ 985计划”资助。