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新技術(shù)繪制腦神經(jīng)“布線圖”

來(lái)源:上海恪敏生物科技有限公司   2011年05月06日 20:45  


據(jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》4月12日?qǐng)?bào)道,英國(guó)研究人員開發(fā)出一種新技術(shù),可助研究人員繪制出大腦神經(jīng)連接的線路并弄清其主要功能,使揭開大腦之謎、開發(fā)出計(jì)算機(jī)大腦模型的夢(mèng)想離現(xiàn)實(shí)又近了一步。相關(guān)論文發(fā)表在4月11日的《自然》雜志上。  



這項(xiàng)研究屬于“神經(jīng)連接組學(xué)”(connectomics),是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域近年來(lái)剛剛興起的一個(gè)新興學(xué)科。與基因組學(xué)要研究、繪制人體基因圖譜類似,神經(jīng)連接組學(xué)的基礎(chǔ)是研究和繪制出大腦神經(jīng)細(xì)胞連接(即突觸)的圖譜,類似于電腦等電子設(shè)備中的布線。科學(xué)家希望通過繪制出這些線路并弄清其發(fā)揮功能的方式,了解大腦產(chǎn)生認(rèn)知、感覺以及思想的過程和機(jī)理,進(jìn)而為阿爾茨海默病、精神分裂癥以及中風(fēng)等疾病的治療提供幫助。



然而,對(duì)于動(dòng)物身上zui為精密和負(fù)責(zé)的器官——大腦來(lái)說這絕非易事。據(jù)了解,在大腦中大約有1000億個(gè)神經(jīng)元,其中每一個(gè)又與數(shù)千個(gè)其他神經(jīng)細(xì)胞相連,如果這么計(jì)算的話,大腦里至少有150萬(wàn)億個(gè)突觸。



由倫敦大學(xué)學(xué)院(UCL)開發(fā)的這項(xiàng)技術(shù),通過使用一種高分辨率的成像裝置實(shí)現(xiàn)了這一目的,并繪制出了小鼠視覺皮層的部分神經(jīng)連接的“布線圖”。



據(jù)負(fù)責(zé)該項(xiàng)研究的湯姆·馬斯琪·弗洛格爾博士介紹,他們將注意力集中在了具有數(shù)千個(gè)神經(jīng)元和數(shù)百萬(wàn)個(gè)不同連接的小鼠視覺皮層。通過一個(gè)相同的組織切片,研究人員首先利用高分辨率成像技術(shù)探測(cè)小鼠大腦視覺皮質(zhì)中神經(jīng)細(xì)胞對(duì)特定刺激的反應(yīng),然后在一個(gè)神經(jīng)元上施加微電流刺激,并觀察通過突觸相連的其他神經(jīng)的反應(yīng)。如此反復(fù),zui終就可以追蹤視覺皮質(zhì)中神經(jīng)細(xì)胞的功能及連接狀態(tài)。除視覺皮層外,研究人員希望該技術(shù)還能幫助他們繪制出大腦中主管觸覺、聽覺以及運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的神經(jīng)突觸線路。



弗洛格爾說:“我們即將揭開神秘復(fù)雜的大腦。一旦弄清了位于大腦中不同層次的神經(jīng)突觸的功能和連接方式,我們就能用計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)這一世界上zui復(fù)雜zui為精密的器官進(jìn)行模擬。”但他同時(shí)也承認(rèn):“要實(shí)現(xiàn)這一目的還有大量的工作要做,科學(xué)家們?yōu)榇诉B續(xù)工作若干年后可能才有突破,并且除此之外,一臺(tái)速度超快運(yùn)算能力*的計(jì)算機(jī)也將是*。”



英國(guó)維康信托基金會(huì)(Wellcome  Trust)神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)及心理健康部負(fù)責(zé)人約翰·威廉斯說:“理解大腦內(nèi)部工作原理是科學(xué)的*目標(biāo)之一。新研究為神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)研究提供了一個(gè)重要工具,可以幫助科學(xué)家們?cè)趯?duì)大腦的研究中總攬全局并獲得必要的指引。”

 

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