國外媒體報道,近日美國麻省理工學院和奧地利維也納大學的研究學者創造了一個成像系統,能夠揭示活體生物大腦里的神經活動。這項技術首次實現了產生整個大腦的3D動畫,它將幫助科學家研究神經元網絡是如何處理感官信息從而產生行為的。
研究小組利用新的系統同時對秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans )的每一個神經元活動以及斑馬魚幼蟲的整個大腦進行成像,從而提供了神經元系統活動更加完整的圖片。
光場顯微鏡下的神經活動成像
“觀察大腦里一個神經元的活動并不能為你展示大腦是如何處理信息的,你需要知道上一個神經元的活動。而為了理解一個特定神經元活動的意義,你又必須 知道下一個神經元的活動。”美國麻省理工學院大腦、認知科學和生物工程學副教授埃德·博伊登(Ed Boyden)這樣說道。簡言之,如果你想要了解感官信息是如何集合并形成行為的,你必須了解整個大腦的活動。
而最新的這個方法將幫助神經科學家了解更多有關大腦紊亂的生物學基礎。“我們并不知道大腦紊亂所涉及的特定細胞集。” 博伊登說道。“調查整個神經系統的活動或可以幫助確定大腦紊亂所涉及的細胞或者網絡,從而產生治療方法的新觀點。”博伊登帶領的研究小組與維也納大學的研 究人員合作提出了一種描繪大腦的新方法。
高速3D成像
神經元利用名為放電特性(Action Potentials, APs)的電子脈沖可以編碼信息——感官數據、情緒狀態和思想,這種電子脈沖會刺激鈣離子流入每一個細胞。通過注入與鈣結合時會發光的熒光蛋白,科學家們 能夠將神經元的發射可視化。然而,在此之前一直無法實現對這些神經元活動進行高速的大范圍3D成像。