光场显微镜实现神经活动3D成像

国外媒体报道,近日美国麻省理工学院和奥地利维也纳大学的研究学者创造了一个成像系统,能够揭示活体生物大脑里的神经活动。这项技术首次实现了产生整个大脑的3D动画,它将帮助科学家研究神经元网络是如何处理感官信息从而产生行为的。

研究小组利用新的系统同时对秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans )的每一个神经元活动以及斑马鱼幼虫的整个大脑进行成像,从而提供了神经元系统活动更加完整的图片。

rdn_537be9bdae5a3光场显微镜下的神经活动成像

“观察大脑里一个神经元的活动并不能为你展示大脑是如何处理信息的,你需要知道上一个神经元的活动。而为了理解一个特定神经元活动的意义,你又必须 知道下一个神经元的活动。”美国麻省理工学院大脑、认知科学和生物工程学副教授埃德·博伊登(Ed Boyden)这样说道。简言之,如果你想要了解感官信息是如何集合并形成行为的,你必须了解整个大脑的活动。

而最新的这个方法将帮助神经科学家了解更多有关大脑紊乱的生物学基础。“我们并不知道大脑紊乱所涉及的特定细胞集。” 博伊登说道。“调查整个神经系统的活动或可以帮助确定大脑紊乱所涉及的细胞或者网络,从而产生治疗方法的新观点。”博伊登带领的研究小组与维也纳大学的研 究人员合作提出了一种描绘大脑的新方法。

高速3D成像

神经元利用名为放电特性(Action Potentials, APs)的电子脉冲可以编码信息——感官数据、情绪状态和思想,这种电子脉冲会刺激钙离子流入每一个细胞。通过注入与钙结合时会发光的荧光蛋白,科学家们 能够将神经元的发射可视化。然而,在此之前一直无法实现对这些神经元活动进行高速的大范围3D成像。

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