新大腦成像技術(shù)快速生成超高分辨率三維圖像 揭示整個(gè)大腦神經(jīng)元的連接狀況

美國(guó)研究人員開發(fā)出一種新的大腦成像技術(shù)，能夠以更高的分辨率快速對(duì)大腦三維成像，比其他方法更快地揭示整個(gè)大腦神經(jīng)元的連接狀況。

該研究由麻省理工學(xué)院、加州大學(xué)伯克利分校、霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所和哈佛醫(yī)學(xué)院研究人員合作完成。他們?cè)?7日的《科學(xué)》雜志上發(fā)表論文，對(duì)新技術(shù)進(jìn)行了全面介紹。論文指出，新技術(shù)的關(guān)鍵之處是將擴(kuò)展顯微鏡技術(shù)與格欄光片顯微鏡技術(shù)相結(jié)合。擴(kuò)展顯微鏡技術(shù)通過讓觀察的組織體積膨脹，能夠顯著提高成像分辨率，其與格欄光片顯微鏡這一快速三維顯微鏡技術(shù)結(jié)合，則會(huì)更快地生成觀察組織的超高分辨率三維圖像。

為驗(yàn)證新成像技術(shù)的功能，研究人員進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。他們?cè)诙潭處滋靸?nèi)完成了數(shù)百萬個(gè)小鼠神經(jīng)細(xì)胞間的突觸分析工作，這一工作若使用電子顯微鏡，需要數(shù)年才能完成。他們還對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的微小細(xì)胞器進(jìn)行成像，發(fā)現(xiàn)了線粒體和溶酶體，并測(cè)量了這些細(xì)胞器形狀的變化。此外，他們還研究了不同神經(jīng)細(xì)胞中軸突髓鞘形成的模式，并對(duì)果蠅大腦中的嗅覺回路進(jìn)行了追蹤。這些研究表明，新成像技術(shù)功能強(qiáng)大，具有其他成像技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢(shì)。

研究人員表示，新的成像技術(shù)可定位單個(gè)神經(jīng)細(xì)胞，跟蹤神經(jīng)細(xì)胞之間的連接，并可視化神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器，這些對(duì)于深入研究大腦具有重要意義。他們?cè)O(shè)想，未來將這一技術(shù)用于研究一些依靠傳統(tǒng)技術(shù)無法解決的問題，如追蹤控制記憶形成和回憶的電路、研究感官輸入如何導(dǎo)致特定行為、分析情緒如何與決策結(jié)合，等等。此外，研究人員還指出，新技術(shù)也可以用于神經(jīng)科學(xué)以外的研究，如艾滋病病毒如何逃避免疫系統(tǒng)、癌細(xì)胞如何與周圍細(xì)胞相互作用等問題。