Nature Methods：繪制大腦神經(jīng)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(nèi)觀察中樞神經(jīng)系統(tǒng)活動的理想模型。
7月27日Nature Methods雜志公布了一項最新研究成果，來自霍德華修飾醫(yī)學(xué)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(shù)，記錄下了斑馬幼魚大腦中對感官輸入作出動物應(yīng)答的幾乎每個神經(jīng)元的活動。
“我們需要了解關(guān)于大型神經(jīng)細(xì)胞群如何呈遞信息，指導(dǎo)行為的一些基本規(guī)律”，文章的作者之一Jeremy Freeman 說，“利用這一系統(tǒng)，我們記錄了整個大腦，從中我們可能可以初步了解這些規(guī)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(shù)，這種方法利用一層光束從樣品側(cè)面激發(fā)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(fā)不同的平面，且激發(fā)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(xì)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(jīng)學(xué)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(jīng)是如何被激發(fā)的，”文章作者之一，Bettina Schmid（德國慕尼黑神經(jīng)退行性疾病研究中心）說，“而現(xiàn)在我們進了一級，了解神經(jīng)在被激發(fā)后又發(fā)生了些什么。”
顯微技術(shù)已經(jīng)成為了生物學(xué)家了解細(xì)胞結(jié)構(gòu)，解析生物機制的一種重要手段，如近期研究人員開發(fā)出一種軟件，可明確識別細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)，以提供可靠的診斷結(jié)果。
科學(xué)家們研究和分析了30份肝細(xì)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(xué)家們分析了特定蛋白（如Stat5和JunB）的表達，它們在癌癥的發(fā)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(shù)碼攝影，與用顯微鏡肉眼觀察相比，能夠更清楚地描述細(xì)胞基質(zhì)和細(xì)胞核。這種類型醫(yī)學(xué)，對于癌癥的治療特別有前景。腫瘤因人而異。病理學(xué)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。
