新型脑成像技术给神经元贴上“条形码”

房琳琳

2018年04月04日08:59  来源:科技日报
 
原标题:新型脑成像技术给神经元贴上“条形码”

  美国冷泉港实验室(CSHL)和瑞士巴赛尔大学的神经科学家团队日前在《自然》杂志发表论文称,他们开发出一种创新的脑成像技术,追踪了小鼠大脑外部皮层数百个神经元连接。新技术能以前所未有的速度生成更详细的图片,比现有方法更快捷更有效,且成本直线下降,有利于未来认识神经发育障碍。

  人类大脑中有1000亿个神经元,每个神经元可以产生数千个连接或突触,从而可能产生数百亿的连接。神经科学家非常了解单个神经元的作用,但对于大量神经元如何协同工作,并产生想法、感受乃至行为知之甚少。

  研究人员通常使用显微镜来观察神经连接,但既费力又昂贵。传统的识别神经细胞间连接的技术称为荧光单神经元示踪,向细胞内引入产生绿光的蛋白基因,以便用光学显微镜观察神经元的连接。

  该小组使用传统方法追踪了31个从视觉皮层到另外7个皮层区域的神经元连接。用新的技术方法,他们在短短3周内完成了来自591个神经元的连接,而这些工作用传统方法需要3年才能完成。

  新技术称为MAPseq,通过遗传“条形码”标记细胞而起作用。研究人员将含有随机RNA序列的病毒注入小鼠大脑,进入细胞后,每种病毒都会表达一种独特的30字母或核苷酸组成的RNA序列,以及细胞沿着轴突自然运输的蛋白质。蛋白质被设计成能与RNA“条形码”相结合,二者也沿着轴突拖动。然后,解剖小鼠目标大脑区域,测序后能看到哪些标记的神经元连接到了哪个区域。神经元与目标区域的连接越多,该区域的测序数据中,就会出现越多的神经元“条形码”。

  瑞士分子和临床眼科学研究所神经学家柏堂德·洛斯卡说,这是首次描述皮层中长距离神经元连接的组织方式,有助于提高人类认知自闭症和精神分裂症等脑部神经疾病的速度。

(责编:张歌、熊旭)

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