新型腦成像技術給神經元貼上“條碼”

發佈時間:2018-04-04 14:16:12 | 來源來源:科技日報 | 作者:房琳琳 | 責任編輯:肖寒

美國冷泉港實驗室(CSHL)和瑞士巴賽爾大學的神經科學家團隊日前在《自然》雜誌發表論文稱,他們開發出一種創新的腦成像技術,追蹤了小鼠大腦外部皮層數百個神經元連接。新技術能以前所未有的速度生成更詳細的圖片,比現有方法更快捷更有效,且成本直線下降,有利於未來認識神經發育障礙。


人類大腦中有1000億個神經元,每個神經元可以産生數千個連接或突觸,從而可能産生數百億的連接。神經科學家非常了解單個神經元的作用,但對於大量神經元如何協同工作,並産生想法、感受乃至行為知之甚少。


研究人員通常使用顯微鏡來觀察神經連接,但既費力又昂貴。傳統的識別神經細胞間連接的技術稱為熒光單神經元示蹤,向細胞內引入産生綠光的蛋白基因,以便用光學顯微鏡觀察神經元的連接。


該小組使用傳統方法追蹤了31個從視覺皮層到另外7個皮層區域的神經元連接。用新的技術方法,他們在短短3周內完成了來自591個神經元的連接,而這些工作用傳統方法需要3年才能完成。


新技術稱為MAPseq,通過遺傳“條碼”標記細胞而起作用。研究人員將含有隨機RNA序列的病毒注入小鼠大腦,進入細胞後,每種病毒都會表達一種獨特的30字母或核苷酸組成的RNA序列,以及細胞沿著軸突自然運輸的蛋白質。蛋白質被設計成能與RNA“條碼”相結合,二者也沿著軸突拖動。然後,解剖小鼠目標大腦區域,測序後能看到哪些標記的神經元連接到了哪個區域。神經元與目標區域的連接越多,該區域的測序數據中,就會出現越多的神經元“條碼”。


瑞士分子和臨床眼科學研究所神經學家柏堂德·洛斯卡説,這是首次描述皮層中長距離神經元連接的組織方式,有助於提高人類認知自閉症和精神分裂症等腦部神經疾病的速度。