大約在20世紀之交，一位名為SantiagoRamónyCajal的西班牙科學(xué)家畫(huà)出了錯綜復雜的神經(jīng)元交織在一起的圖像，而這些手繪改變了大腦科學(xué)。他精湛的繪圖幫助科學(xué)家了解關(guān)于大腦的基礎事實(shí)，即擁有長(cháng)長(cháng)“手臂”的神經(jīng)元是我們神經(jīng)系統的基本單位，它們通過(guò)突觸相互傳遞信號。
而現在，一組科學(xué)家們創(chuàng )造了一個(gè)嶄新的、高精細度的神經(jīng)元成像和分析系統，根據這個(gè)系統，他們希望找到一切，從大腦發(fā)育到毀滅性精神障礙的解答。這個(gè)最新的研究成果發(fā)表在最新一期Cell。
波士頓大學(xué)醫學(xué)院解剖學(xué)和神經(jīng)生物學(xué)教授NarayananKasthuri評價(jià)說(shuō)：“大腦的復雜性比我們想象的要多得多。我們對于神經(jīng)元的漂亮排序，如何相互連接有一個(gè)清晰的想法，但如果你真的看到，你會(huì )發(fā)現其實(shí)不是這樣。”
這個(gè)系統到底如何運作？成像系統既包含硬件—給大腦樣品切片并拍照成像，和軟件—分析數據。這個(gè)獲得專(zhuān)利的硬件，是由Kasthuri教授和哈佛大學(xué)的科研人員開(kāi)發(fā)，被稱(chēng)為自動(dòng)化磁帶收集超薄切片機（automatedtapecollectingultra-microtome，ATUM）。它使用鉆石刀切割染色并已增塑的腦組織樣品，切成30納米厚的切片，然后用電子顯微鏡收集和拍攝樣品，存儲數據。
科學(xué)家們使用了一種叫做VAST程序，由哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院研制合作開(kāi)發(fā)，用于分析數據，在單個(gè)突觸水平創(chuàng )產(chǎn)生小鼠大腦皮層子體積的飽和重建，其中所有的細胞結構（軸突、樹(shù)突和神經(jīng)膠質(zhì)細胞）和許多亞細胞組分（突觸、突觸小泡、突觸后密度和線(xiàn)粒體）都呈現并逐項列入數據庫中。利用這些數據，研究人員研究腦組織的物理特性。例如，通過(guò)追蹤所有興奮性軸突的軌跡，并注意到突觸和非突觸并置和每個(gè)樹(shù)突棘，他們發(fā)現物理上距離的接近足以預測突觸連接這種說(shuō)法是錯誤的。這個(gè)研究成果推翻了一個(gè)存在很久的假設—“彼得的規則”（Peter'sRule），即如果兩個(gè)神經(jīng)元彼此接近，它們很可能會(huì )形成突觸，使它們能夠互相溝通。這個(gè)假設似乎是合乎邏輯的，但Kasthuri博士表示，它其實(shí)是假的，至少在小鼠大腦的這一接收胡須感官信息的特定皮層。
“兩個(gè)神經(jīng)元花了很多時(shí)間在一起并不意味著(zhù)它們建立連接，”Kasthuri說(shuō)，“這才是我們研究的成年哺乳動(dòng)物這塊大腦皮層的規則?；蛟S也可能大腦的其他部位，或嬰兒大腦，或者每個(gè)連接到它“鄰居”的神經(jīng)元也遵守這個(gè)的規則。這就是為什么我們想要在大腦其他部分和嬰兒的大腦中做成像的原因。”
這個(gè)在線(xiàn)數據庫使得我們得到對于皮層的內在復雜性的一般了解，并方便提供未來(lái)更多的數據驅動(dòng)查詢(xún)。
促進(jìn)腦部發(fā)育。
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