大腦神經網絡亞細胞圖譜構成
科技日報北京5月29日電 (記者張夢然)英國弗朗西斯·克裏克研究所科學家開發了一種成像技術,可在亞細胞水平(十億分之一米)捕獲有關腦組織結構和功能的信息,同時還可捕獲有關周圍環境的信息。近日發表在《自然·通訊》zazhidelunwenxiangshulezhezhongdutefangfa,qikefuleduibutongchiduzuzhichengxiangdetiaozhan,shikexuejianengkandaozhouweidexibaojiqigongneng,congergoujianchudanaozhongshenjingwangluodewanzhengtujing。
現有各種成像方法可用於捕獲有關組織、細xi胞bao和he亞ya細xi胞bao結jie構gou的de信xin息xi。然ran而er,單dan一yi方fang法fa隻zhi能neng捕bu獲huo有you關guan組zu織zhi結jie構gou或huo功gong能neng的de信xin息xi,如ru果guo在zai納na米mi尺chi度du上shang進jin行xing詳xiang細xi觀guan察cha,就jiu會hui丟diu失shi更geng廣guang泛fan環huan境jing的de信xin息xi。這zhe意yi味wei著zhe要yao全quan麵mian了le解jie組zu織zhi,需xu要yao將jiang各ge種zhong成cheng像xiang技ji術shu結jie合he起qi來lai。
研究人員開發的新方法結合了七種成像技術,包括體內成像、同步加速器X射線和體積電子顯微鏡等。他們通過對小鼠大腦的兩個不同區域(嗅球和海馬體)進行成像展示了新方法。該技術可應用於大腦的其他區域或身體的某些部位,能更詳細地了解許多不同的生物結構和組織。
首shou先xian,研yan究jiu人ren員yuan使shi用yong體ti內nei鈣gai成cheng像xiang來lai可ke視shi化hua大da腦nao特te定ding區qu域yu的de神shen經jing元yuan,並bing觀guan察cha當dang小xiao鼠shu暴bao露lu於yu氣qi味wei時shi哪na些xie神shen經jing元yuan處chu於yu活huo躍yue狀zhuang態tai。在zai對dui小xiao鼠shu實shi施shi安an樂le死si後hou,他ta們men使shi用yong各ge種zhong方fang法fa對dui腦nao組zu織zhi樣yang本ben進jin行xing成cheng像xiang,包bao括kuo同tong步bu加jia速su器qiX射(she)線(xian)斷(duan)層(ceng)掃(sao)描(miao),該(gai)方(fang)法(fa)可(ke)捕(bu)獲(huo)長(chang)達(da)幾(ji)毫(hao)米(mi)的(de)樣(yang)本(ben)。這(zhe)種(zhong)規(gui)模(mo)足(zu)以(yi)讓(rang)科(ke)學(xue)家(jia)看(kan)到(dao)整(zheng)個(ge)神(shen)經(jing)網(wang)絡(luo),以(yi)及(ji)特(te)定(ding)細(xi)胞(bao)或(huo)其(qi)他(ta)結(jie)構(gou)位(wei)於(yu)樣(yang)本(ben)更(geng)廣(guang)泛(fan)背(bei)景(jing)下(xia)的(de)位(wei)置(zhi),而(er)且(qie)不(bu)會(hui)損(sun)壞(huai)該(gai)樣(yang)品(pin)。
然後,團隊成員選擇特定區域用電子顯微鏡成像,以高分辨率捕捉複雜的細節。在某些目標區域,可映射小至10納米的細節,能看到連接神經元的單個突觸等微小結構。
最後,研究人員使用計算機算法將結果進行整合,創建了大腦部分結構和功能的完整圖譜,最大可達幾立方毫米。
tuanduibiaoshi,zheyijishutigongleyizhongkekaodefangfalaikefuzaibutongchidushangchengxiangjiegoudetiaozhan。tajiangchengweiyanjiuburudongwudanaozhongdeshenjingyuanhuiluyijiqitazuzhidejiegouhegongnengdeqiangdagongju。
總編輯圈點
成像技術在生命科學領域的重要性不斷凸顯。2017年,三位生物物理學家憑借在冷凍電鏡領域的貢獻,簡化了生物細胞的成像過程和質量,被授予諾貝爾化學獎。2020年,新冠疫情暴發之初,科學家第一時間對新冠病毒刺突蛋白和受體ACE2蛋(dan)白(bai)進(jin)行(xing)成(cheng)像(xiang),研(yan)究(jiu)新(xin)冠(guan)病(bing)毒(du)的(de)結(jie)構(gou)和(he)侵(qin)入(ru)人(ren)體(ti)的(de)過(guo)程(cheng),為(wei)後(hou)續(xu)的(de)醫(yi)藥(yao)和(he)疫(yi)苗(miao)研(yan)發(fa)提(ti)供(gong)重(zhong)要(yao)線(xian)索(suo)。可(ke)以(yi)說(shuo),生(sheng)命(ming)科(ke)學(xue)研(yan)究(jiu)與(yu)成(cheng)像(xiang)技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)之(zhi)間(jian)相(xiang)輔(fu)相(xiang)成(cheng),推(tui)動(dong)我(wo)們(men)對(dui)生(sheng)命(ming)的(de)認(ren)知(zhi)從(cong)微(wei)觀(guan)走(zou)向(xiang)更(geng)微(wei)觀(guan)。
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