大腦3D圖譜揭示神經細胞“芳容”
- 發佈時間：2015-08-06 01:30:41 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京8月5日電 （記者劉霞）美國科學家已繪製出一幅超精細的老鼠大腦的3D圖譜。該圖譜由一系列高清圖像拼接而成，單個神經細胞在奈米尺度下的特徵清晰可見，且清晰度前所未有。科學家們希望借助這一圖譜發現大腦細胞之間非同尋常的關聯，並最終厘清躁鬱症和抑鬱症等神經疾病的發病機理。
新的研究顛覆了一個存在很久的假設，即所謂的“彼得規則”——如果兩個神經細胞彼此接近，那麼它們很可能會形成突觸，相互溝通。這個假設似乎合乎邏輯，但該研究的主要負責人、波士頓大學醫學院助理教授納拉亞南·卡斯瑟裏表示，它其實是假的，至少在小鼠大腦的某個特定區域（一塊從鬍鬚接受感官資訊的皮層）內是這樣的。
卡斯瑟裏説：“大腦的複雜性遠遠超出我們的想像……兩個神經元呆在一起很多時間並不意味著它們建立了連接，成年哺乳動物大腦內這個區域就是如此，而在大腦的其他部位、嬰兒的大腦內，每個神經細胞或許會與其鄰居相連。因此，我們也需要對其他大腦進行成像，從而弄清楚這一點。”
在這項研究中，科學家們使用了最新的成像系統包括硬體和軟體，對數據進行分析。硬體名為“自動化磁帶收集超薄切片機（ATUM）”，由卡斯瑟裏和哈佛大學的研究人員研製而成，已經取得了專利。它使用鑽石刀將已染色並增塑的腦組織樣品，切割成30奈米厚的切片，然後用電子顯微鏡收集和拍攝樣品。名為“VAST”的軟體程式則對數據進行分析，製造出在神經細胞單個突觸尺度上的彩色圖像。軟體由該研究的合作者、哈佛大學的丹尼爾·伯格同麻省理工學院的科學家聯合研製而成。
就目前而言，這項新技術的成本很高，對數據存儲的要求也很高，但研究人員希望能像基因測序技術一樣，不斷降低其成本，該研究結果發表在最新一期的《細胞》雜誌上。
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