新型腦成像技術給神經元貼上 | '條形碼'

科技日報北京4月3日電 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, 每個神經元可以產生數千個連接或突觸, 從而可能產生數百億的連接. 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, 併產生想法, 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, 向細胞內引入產生綠光的蛋白基因, 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 '條形碼' 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 '條形碼' 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 '條形碼' .

瑞士分子和臨床眼科學研究所神經學家柏堂德·洛斯卡說, 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.

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