科学家发明脑彩虹成像技术 可辅助理解大脑运行

2012-11-12 19:09:42来源: EEWORLD

    脑彩虹是一项最新大脑成像技术,通过使用荧光蛋白点亮大脑内部的神经元帮助科学家理解大脑的运作。尽管这些绚丽多彩的图片如同挂在现代艺术画廊里的美图,但它们却不是艺术品。实际上,它们只是一些最新神经学领域的技术成果。

自由形式:该脑彩虹图取自于实验鼠的大脑,显示了调节某些肌肉收缩的神经轴突是分散的。

自由形式:该脑彩虹图取自于实验鼠的大脑,显示了调节某些肌肉收缩的神经轴突是分散的。 

实验鼠视网膜中发现的神经元亚单位:新成像技术有助于神经科学家们了解更多大脑加工信息的原理。

实验鼠视网膜中发现的神经元亚单位:新成像技术有助于神经科学家们了解更多大脑加工信息的原理。 

神经元支架。神经轴突中蛋白质的图像。这些神经轴突形成精细的分子支架,使神经元又细又长,散布在大脑之中。利用天然抗体对特定分子的非凡识别力对抗体染色制备了这些样本。

    神经元支架。神经轴突中蛋白质的图像。这些神经轴突形成精细的分子支架,使神经元又细又长,散布在大脑之中。利用天然抗体对特定分子的非凡识别力对抗体染色制备了这些样本。

    据报道,研究人员用特殊处理的荧光蛋白植入老鼠的脑细胞,这些荧光蛋白能够“点亮”神经元,从而使研究人员能够研究大脑是如何处理信息的。该技术被命名为脑彩虹,它的产生让神经科学家们第一次有机会从内部研究活体大脑。当外界信息涌入大脑时,脑彩虹让神经科学家们更加了解神经回路是如何加工信息的。

    据悉,这项技术源自水母的荧光蛋白质的利用。科学家们发现,把荧光蛋白注入生物大脑可以点亮大脑内部细胞。神经科学家卡尔-施科纳维在《人类发明》的访问中称:“绿色荧光蛋白在一种绿色水母中发现,人们一直好奇为何它是绿色的。经过多年的研究,人们计算出这种绿色荧光蛋白的基因编码。”通过使用非常普通的基因工程技术,你就可以将这种基因植入研究对象的任何细胞,从而使细胞呈现出绿色。绿色荧光蛋白最突出的作用是应用于实验鼠的活体大脑,这样,你就可以在实验鼠生长时研究它们的脑部了。

    自绿色荧光蛋白首次使用以来,科学家们还继续开发了各种色彩的荧光蛋白,这些荧光蛋白嵌入神经元以后,单个细胞在“丛林”中显得更加突出。

    施科纳维是哥伦比亚大学神经科学博士生,是知名的科学传播者。他解释道:“假如我想在动物大脑的Y区域研究X神经元,并且我想知道动物生长时,这些神经元的情况,我只需要将这些基因启动的荧光蛋白嵌入动物的脑细胞之中,动物成长时我只需要观察就可以了。在我研究的样本中,那些嵌入荧光蛋白的脑细胞被点亮了,因为它们表示了某种基因的作用。”

    施科纳维把这项技术应用到实验鼠的大脑中,尝试研究信息是如何经过大脑的,并作为他的博士课题。他说: “信息通过我们的眼睛、四肢、鼻子,从外部传递给我们的大脑,这些信息是非常原始的非结构化含噪信息,但是我们的大脑不费吹灰之力就自动迅速的将这些信息组织起来使之井井有条。问题是,大脑到底是怎么运作的呢?”

脑彩虹技术的应用让神经科学家们渐渐明白了神经回路之间是如何相互协作处理加工外部信息。

    然而,脑彩虹的发展还在初始阶段,就如望远镜发明之前,我们只能用双眼眺望星空。施科纳维认为:“我们目前只触及了冰山一角,我们的大脑有许多有趣而伟大的工具,这些工具以其自身特有的强大方式运行着,但是我们还不能够解释这些工具运行的道理,所以我们还要进行孜孜不倦的研究。”

脑彩虹只是人类研究大脑的萌芽阶段,但像施科纳维这样的科学家们已经逐渐开始理解了复杂神经元工作的机制。

关键字:彩虹  成像  技术  运行

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2012/1112/article_3253.html
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