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小木虫 小木虫快讯 生物 中国科学家首次绘制出 哺乳动物大脑中乙酰胆碱能神经元全脑分布图谱正文

中国科学家首次绘制出 哺乳动物大脑中乙酰胆碱能神经元全脑分布图谱

2017-12-26 14:55| 发布者:

摘要:   在过去的百年间,获得人类大脑细胞的三维图谱,一直是全世界神经科学家梦寐以求的目标。12月25日,记者从中国科学院神经科学研究所获悉,中国科学家经过多年努力,终于发展出了一种好方法,首次绘制出了哺乳动物 ...
  在过去的百年间,获得人类大脑细胞的三维图谱,一直是全世界神经科学家梦寐以求的目标。12月25日,记者从中国科学院神经科学研究所获悉,中国科学家经过多年努力,终于发展出了一种好方法,首次绘制出了哺乳动物大脑中乙酰胆碱能神经元的全脑分布图谱——原来,在小鼠的大脑中,一个小小的乙酰胆碱能神经元细胞,其“触手”可以跨越几乎整个大脑!

  这项研究最近发表在《美国科学院院刊》上。未来,利用这种技术,科学家有望绘制出灵长类动物大脑的三维全脑图谱。

  “一位审稿人看到这篇文章,回复称:‘这种技术正是美国脑计划所需要的!’”这项研究的负责人之一、中国科学院神经科学研究所研究员、脑科学与智能技术卓越创新中心成员、神经科学国家重点实验室副主任仇子龙说,乙酰胆碱能神经元细胞是一种在大脑中分布很广的细胞,与运动、睡眠、情感、记忆等很多功能有关,还与阿尔茨海默症、睡眠、认知障碍等疾病有关,“由于它的分支结构又细又长,以前脑图谱技术只能观察到不超过100微米厚度的脑组织,所以根本无法精确得知它的‘触手’究竟伸到了哪些地方。”

  此次,华中科技大学骆清铭教授发展出的一种新技术——显微光学切片断层成像系统,终于突破了百年以来的技术瓶颈。它可以以亚微米(千分之一毫米)的精度,为脑组织做断层扫描的光学CT。这是迄今为止世界上精度最高的全脑成像技术。这使得神经元细胞的“触手”纤细到只有亚微米级别,也可以被精确地拼接起来,最终形成一幅完整的三维结构图。

  当超过1.2万幅切片最终叠加起来,构建出小鼠大脑中乙酰胆碱能神经元的全身像时,仇子龙激动地说:“太美了!原来它横跨了几乎整个大脑!”只见这个神经元细胞从基底前脑出发,分别到前额叶、海马等脑区,跨越诸多神经核团,如同一蓬轻柔的游丝,“漂荡”在大脑组织中。论文通讯作者之一、华中科技大学龚辉教授介绍,整个小鼠大脑以0.32×0.32×1微米的分辨率成像,才能获得如此高质量的图谱——利用这一技术,科学家几乎可以详解出单个神经元细胞在大脑中的完整形态,最终有望帮助人类看清大脑的真正结构。

  仇子龙说,现在神经所不少课题组都已开始与骆清铭教授团队合作,开展各类神经元细胞的三维成像研究,希望该技术能在非人灵长类大脑图谱的构建中,发挥重要作用。目前,课题组正在为此做进一步努力。

  (原载于《文汇报》 2017-12-26 06版)
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