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Nature Methods:繪制大腦神經活動圖譜

日期:2014-07-30 08:55:38

 

由于斑馬魚幼魚是透明的,而且它們的大腦尺寸較小,方便在顯微鏡下進行觀察,因此這種模式動物是體內觀察中樞神經系統活動的理想模型。

 

727Nature Methods雜志公布了一項最新研究成果,來自霍德華修飾醫學院Janelia Farm研究院的一組研究人員利用光片照明light-sheet microscopy)顯微技術,記錄下了斑馬幼魚大腦中對感官輸入作出動物應答的幾乎每個神經元的活動。

 

“我們需要了解關于大型神經細胞群如何呈遞信息,指導行為的一些基本規律”,文章的作者之一Jeremy Freeman 說,“利用這一系統,我們記錄了整個大腦,從中我們可能可以初步了解這些規律是什么。”

 

在這項研究中,研究人員采用了一種稱為光片照明顯微鏡的技術,這種方法利用一層光束從樣品側面激發熒光樣品即sheet illumination,通過入射照明光路和CCD來檢測成像,而入射照明光路和CCD接收熒光光路互相垂直。通過移動樣品使入射光面激發不同的平面,且激發光束從左右兩個方向入射到樣品上,光束的角度可以改變,這樣我們就可以很容易的得到整個組織的3D圖像,同時保證細胞水平的分辨率。

 

雖然目前尚不清楚這些來自斑馬魚的信息能否用于其他脊椎動物,不過神經學家們正在努力完成大腦活動行為目錄。

 

“第一步就是描述行為,我們能看到神經是如何被激發的,”文章作者之一,Bettina Schmid(德國慕尼黑神經退行性疾病研究中心)說,“而現在我們進了一級,了解神經在被激發后又發生了些什么。”

 

顯微技術已經成為了生物學家了解細胞結構,解析生物機制的一種重要手段,如近期研究人員開發出一種軟件,可明確識別細胞的結構和蛋白質,以提供可靠的診斷結果。

 

科學家們研究和分析了30份肝細胞癌,并借助于這個軟件,將它們明確分類為“陰性”或“高度陽性”。為此,科學家們分析了特定蛋白(如Stat5JunB)的表達,它們在癌癥的發生過程中起重要的作用。該軟件采用特殊的算法和高度敏感的數碼攝影,與用顯微鏡肉眼觀察相比,能夠更清楚地描述細胞基質和細胞核。這種類型醫學,對于癌癥的治療特別有前景。腫瘤因人而異。病理學家可在分子水平上研究腫瘤組織,從而建立最合適的治療方案。

 


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