显微技术大进步:科学家可以同时监控小鼠大脑百万神经元

majer @ 2021.09.27 , 12:04

研究人员可以同时监控小鼠大脑100万个不同的神经元,使科学家们朝着有一天能够追踪人类大脑复杂活动的目标又迈出了令人印象深刻的一步。

关键技术是被称为 "光珠显微镜" 的创新。它改进了目前的双光子显微镜,使用激光来触发活细胞中被注入的荧光。当细胞被照亮时,科学家可以看到它们是如何移动和交互的。

通过光珠显微镜,科学家们可以获得绘制小鼠大脑细节所需的速度、规模和分辨率,因为其神经活动发生了变化。这种近乎同步的跟踪可以持续整个照明时间。

纽约洛克菲勒大学的神经科学家Alipasha Vaziri说:"了解大脑密集互联网络的性质需要开发新的成像技术,以高速和单细胞的分辨率捕捉巨大脑区中的神经元活动。我们需要在同一时间以高分辨率捕捉大脑中遥远部位的许多神经元。这些参数几乎是相互排斥的。"

换句话说,目前的显微镜技术必须在放大以获得足够的细节而错过整体,或观察整个画面而失去更精细的细节之间做出选择。

光珠显微镜能够通过消除激光脉冲之间的衰减时间来克服这些限制--使用一个镜腔,将每个单一的强脉冲分成30个不同强度的较小的子脉冲,它们都能够达到不同的深度,同时保持相同的荧光水平。

这意味着在同一个脉冲中可以看到多个深度,让科学家更深入、更快速地了解正在发生的事情。科学家们现在已经证明了这种技术可以在小鼠大脑中一次追踪100万个神经元。

"我们没有充分的理由说,五年前做不到这件事。这本来是可能的,显微镜和激光技术已经存在。但就是没有人想到这个点子。"

通过光珠显微镜,科学家们希望能够跟踪大脑的感觉、运动和视觉区域之间的相互作用--不仅仅是在小鼠身上,也在其他动物身上。

解释和理解被记录的神经活动是后续的研究课题,但现在已经打好了基础。

清晰地看到大脑内部,能弄清大脑的运作--无论是单个神经细胞之间的相互作用,还是找出大脑的哪些部分对应于哪些感觉和情绪。

这项研究已经发表在《自然方法》上。

https://www.sciencealert.com/scientists-can-now-keep-track-of-a-million-different-neurons-across-mouse-brains

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