威斯腾促销
贝康招聘
伯豪生物转化医学服务平台

追踪神经元的新技术显示,有些神经元能覆盖整个大脑!

2017/03/28 来源:Nature自然科研
分享: 
导读
3D重建图像显示,意识相关脑区存在一个“荆棘冠冕”型神经元。

原文以A giant neuron found wrapped around entire mouse brain为标题

发布在2017年2月24日的《自然》新闻上

原文作者:Sara Reardon

3D重建图像显示,意识相关脑区存在一个“荆棘冠冕”型神经元。

脑部神经元分叉和其它神经元连接起来,就像常春藤植物的纤匐枝搜寻可供附着的东西一样。利用一种新的数字重建法所得的结果显示,三个神经元大幅伸展至整个脑部,其中一个环绕其整个外层。该发现可能有助于解释大脑如何创造意识。

2月15日在美国马里兰州贝塞斯达举行的推进创新神经技术脑研究计划(BRAIN Initiative)会议上,艾伦脑科学研究所主席Christof Koch介绍了所在团队的新技术。Koch展示了其团队如何追踪屏状核细胞小薄片中的三个神经元,他认为屏状核是小鼠和人类的意识相关区域。

使用常规方法追踪一个神经元的所有分支是一项艰巨的任务。研究人员用一种染料注射单个细胞,将大脑切成薄切片,然后人工追踪染色神经元的路径。很少有方法能在整个脑部追踪一个神经元。这种新方法具有微创性和可推广性,省时省力。

Koch和他的同事改造了同一品系的小鼠,使得某种药物能够激活屏状核神经元中的特定基因。当研究人员给小鼠喂食少量该种药物时,只有少数几个神经元收到足够激活这些基因的剂量,这样生成了遍及整个神经元的绿色荧光蛋白。随后Koch团队拍摄了10,000张小鼠脑部横截面图像,并使用计算机程序只对三个发光细胞进行3D重建。

广泛连接


一个环绕小鼠脑部的神经元数字重建图像。艾伦脑科学研究所

Koch说这三个神经元横跨两个脑半球,其中一个像“荆棘冠冕”一样环绕大脑的整周。他从未见过神经元延伸到如此之广的大脑区域。小鼠体内含有其他长神经元,例如腿部的一个神经投射,以及脑干中穿过大脑释放信号分子的神经元。但这些屏状核神经元似乎连接了大多数或所有接收感官信息和驱动行为的大脑外层结构。

Koch认为这可能是屏状核协调大脑信号输入和输出以创造意识的证据。脑部扫描结果表明,屏状核是人类脑部连接最密集的区域之一,但是这些图像并未显示单个神经元的路径。

费城宾夕法尼亚大学药理学家James Eberwine说,屏状核是一个很适合检测上述新技术的脑部区域,因为它在小鼠中已经被广泛研究,且仅由少数几种类型的细胞构成。

谨慎评价

纽约哥伦比亚大学神经生物学家Rafael Yuste认为这种方法“相当令人钦佩”。他不认为环绕大脑的神经元的存在确定地证明了屏状核参与意识。但他说,这项技术将有助于鉴定大脑中不同细胞类型的普查工作,许多人认为这对于了解大脑如何运作至关重要。他说:“这就像在不知道字母表是什么的情况下试图破译语言。”

Yuste和Eberwine希望将单个神经元的3D重建结果与那些神经元中所表达基因的分析结果进行比较。这或许可以提供关于每个细胞的类型和功能的线索。

虽然技术过于昂贵,无法用于大规模重建所有这些神经元,但是Koch计划继续绘制源自屏状核的神经元。他想知道该区域的所有神经元是否都延伸遍及整个大脑,或者是否每个神经元都是独一无二的,分别投射到一个稍有不同的区域。

本网站所有注明“来源:生物探索”的文字、图片和音视频资料,版权均属于生物探索所有,其他平台转载需得到授权。本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源和作者,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(editor@biodiscover.com),我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点,不代表本站立场。