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老鼠果蝇视神经图成功描绘 或揭开人类大脑谜团

http://www.kexue.com 2013-08-14 10:45:50 新浪科技  发表评论


借助于一项新技术,美国和德国的科学家成功对老鼠和果蝇的视神经网络进行测绘

老鼠视网膜的3D图像,所呈现的区域只有整个视网膜的0.06%。这幅图像由300名学生耗时近3万个小时绘制

  美国和德国的科学家研发出一项新技术,能够对老鼠和果蝇的视神经网络进行测绘。这项突破标志着科学家在揭开人类大脑谜团的道路上又向前迈进重要一步。人类大脑含有大约800万个神经元细胞,利用现有技术绘制完整图像估计需要5.7亿年。科学家希望对此项研究中使用的新技术进行改进,同时借助更为强大的电脑完成这项看似不可能的任务。

  借助于这项新的成像技术,德国马克斯-普朗克神经生物学研究所以及美国霍华德-休斯医学研究所的教授与学生们的协助下绘制了老鼠与果蝇视网膜微小片段的3D图像。这项技术有望让科学家绘制详细的更为复杂的人类大脑图像。

  《自然》杂志网站报道称,在进行老鼠研究时,大脑组织被切成薄片,而后借助电子显微镜进行扫描。随后,科学家使用电脑绘制一个基本模型,为不同的结构分配不同的颜色,标注出个体之间的交汇点突触。不过,电脑无法完成将彩色片段组合到一起,形成完成个体神经通道图像。

  为了完成这项复杂任务,300名学生用了近3万个小时对每个细胞的“枝杈”进行追踪,绘制出一个精确模型。研究中,科学家发现了一种新型细胞,被称之为“XBC细胞”,能够将来自光感受器的视觉信息传输给其他细胞。尽管耗费了大量时间,这项研究也只绘制出老鼠视网膜0.06%的区域的3D图像。

  在进行果蝇大脑成像时,两个小组分头行动,对果蝇大脑如何探测运动进行研究。其中一个小组对果蝇运动探测器网络的神经元细胞进行测绘,最后发现所有细胞相互连接在一起,探测确定方向的运动。另一个小组对同一个探测器网络进行了分析,了解细胞如何对光线刺激做出反应。由于眼睛表面的光感受器细胞本身无法探测到运动,研究小组将重点集中到两种下游处理神经元细胞——T4和T5。

  研究人员利用荧光蛋白标记细胞。这种蛋白能够在神经元细胞处于活跃状态时发光,用于显示不同神经元细胞如何对4种基本运动做出反应,即向上,向下,向左和向右。人类大脑含有大约800万个神经元细胞,利用现有技术绘制完整图像估计需要5.7亿年。科学家希望对此项研究中使用的新技术进行改进,同时借助更为强大的电脑完成这项看似不可能的任务。

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