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浙大新技術(shù)快速重建大腦突觸連接
來源:技術(shù)文章    更新時間:2012-05-23    瀏覽:1431次

浙江大學(xué)求是高等研究院趙挺副教授與美國、韓國等科學(xué)家合作,發(fā)明了一項稱為mGRASP的新技術(shù),能在光學(xué)顯微鏡Microscope)下快速準(zhǔn)確重建大腦突觸連接,為了解大腦功能打開新的篇章。該研究成果zui近發(fā)表在*期刊《Nature Methods》上。

  大腦是由無數(shù)神經(jīng)元組成的信息計算和傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò),要了解大腦的運行機(jī)制,我們必須了解大腦中的基本計算單位神經(jīng)元是如何相互連接的。用電子顯微鏡重建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)費時費力,光學(xué)顯微成像Microscope Camera)的速度要比電子顯微成像快很多,但在光學(xué)顯微鏡Microscope)下,很難觀察到突觸的結(jié)構(gòu)。為解決這個問題,mGRASP技術(shù)巧妙地利用了綠色熒光蛋白(GFP)標(biāo)記技術(shù). 

 

這項技術(shù)的成功還得益于學(xué)科交叉,除了生物、化學(xué)技術(shù)外,計算領(lǐng)域的生物圖像信息學(xué)技術(shù)也起了至關(guān)重要的作用。通過顯微成像Microscope Camera)技術(shù)我們可以得到神經(jīng)元及其突觸的三維圖像,但從中獲取有用的生物學(xué)知識并不容易,要依靠肉眼觀察將其轉(zhuǎn)換為有意義的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更是一項不可能的任務(wù)。因此,研究人員還開發(fā)了一套完整的定量分析系統(tǒng),可自動將多個視場下的顯微鏡圖像拼接成包含完整神經(jīng)元的三維圖像,然后將圖像中神經(jīng)元的形態(tài)及其突觸提取出來,轉(zhuǎn)化為易于分析的數(shù)字模型,從而使高通量的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重建成為可能。

  研究人員估計,有了這樣的技術(shù),可以使原需幾十年的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重建工作在幾個星期內(nèi)完成。另外,該技術(shù)還可應(yīng)用于疾病機(jī)制的研究,比如自閉癥和帕金森病等神經(jīng)疾病可能與神經(jīng)元連接異常相關(guān),通過mGRASP可以觀察這些疾病下神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了怎樣的變化,從而推斷其病理機(jī)制。

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