新型腦成像技術(shù)給神經(jīng)元貼上“條形碼”

美國冷泉港實驗室（CSHL）和瑞士巴賽爾大學的神經(jīng)科學家團隊在《自然》雜志發(fā)表論文稱，他們開發(fā)出一種創(chuàng)新的腦成像技術(shù)，追蹤了小鼠大腦外部皮層數(shù)百個神經(jīng)元連接。新技術(shù)能以前所未有的速度生成更詳細的圖片，比現(xiàn)有方法更快捷更有效，且成本直線下降，有利于未來認識神經(jīng)發(fā)育障礙。

人類大腦中有1000億個神經(jīng)元，每個神經(jīng)元可以產(chǎn)生數(shù)千個連接或突觸，從而可能產(chǎn)生數(shù)百億的連接。神經(jīng)科學家非常了解單個神經(jīng)元的作用，但對于大量神經(jīng)元如何協(xié)同工作，并產(chǎn)生想法、感受乃至行為知之甚少。

研究人員通常使用顯微鏡來觀察神經(jīng)連接，但既費力又昂貴。傳統(tǒng)的識別神經(jīng)細胞間連接的技術(shù)稱為熒光單神經(jīng)元示蹤，向細胞內(nèi)引入產(chǎn)生綠光的蛋白基因，以便用光學顯微鏡觀察神經(jīng)元的連接。

該小組使用傳統(tǒng)方法追蹤了31個從視覺皮層到另外7個皮層區(qū)域的神經(jīng)元連接。用新的技術(shù)方法，他們在短短3周內(nèi)完成了來自591個神經(jīng)元的連接，而這些工作用傳統(tǒng)方法需要3年才能完成。

新技術(shù)稱為MAPseq，通過遺傳“條形碼”標記細胞而起作用。研究人員將含有隨機RNA序列的病毒注入小鼠大腦，進入細胞后，每種病毒都會表達一種獨特的30字母或核苷酸組成的RNA序列，以及細胞沿著軸突自然運輸?shù)牡鞍踪|(zhì)。蛋白質(zhì)被設計成能與RNA“條形碼”相結(jié)合，二者也沿著軸突拖動。然后，解剖小鼠目標大腦區(qū)域，測序后能看到哪些標記的神經(jīng)元連接到了哪個區(qū)域。神經(jīng)元與目標區(qū)域的連接越多，該區(qū)域的測序數(shù)據(jù)中，就會出現(xiàn)越多的神經(jīng)元“條形碼”。

瑞士分子和臨床眼科學研究所神經(jīng)學家柏堂德·洛斯卡說，這是首次描述皮層中長距離神經(jīng)元連接的組織方式，有助于提高人類認知自閉癥和精神分裂癥等腦部神經(jīng)疾病的速度。