神經(jīng)元全腦成像和重建的新平臺(tái)

從神經(jīng)元延伸出來的細(xì)小分支卷須通常會(huì)穿越很長(zhǎng)的距離，與目標(biāo)細(xì)胞形成連接。對(duì)于想要準(zhǔn)確了解大腦如何處理信息的科學(xué)家來說，追蹤這些聯(lián)系是一個(gè)主要目標(biāo)，但技術(shù)障礙阻礙了這一努力?，F(xiàn)在，霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所珍妮莉亞研究園的科學(xué)家們已經(jīng)追蹤了小鼠整個(gè)大腦中幾個(gè)神經(jīng)元的完整路徑，他們使用的技術(shù)據(jù)說可以擴(kuò)大規(guī)模以實(shí)現(xiàn)更大的繪圖工作。

Janelia 科學(xué)家的多學(xué)科項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一種新成像平臺(tái)的開發(fā)，該平臺(tái)將高速、高分辨率光學(xué)顯微鏡與新的樣品制備方法和強(qiáng)大的圖像處理軟件相結(jié)合，以有效地逐個(gè)細(xì)胞地繪制神經(jīng)元投影圖。他們于 2016 年 1 月 20 日在《eLife》雜志上在線發(fā)表了他們的研究成果。“在過去，能夠識(shí)別單個(gè)神經(jīng)元的目標(biāo)是非常困難的，”Janelia 的研究科學(xué)家、該出版物的第一作者 Michael Economo 說。“這臺(tái)顯微鏡確實(shí)應(yīng)該使這個(gè)過程更加高效。”

該出版物包括以復(fù)雜多樣的模式分布在小鼠大腦中的五個(gè)神經(jīng)元的重建，這對(duì)于 Janelia 的 MouseLight 項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)來說是一個(gè)里程碑，該項(xiàng)目旨在生成整個(gè)小鼠大腦中神經(jīng)元的投影圖。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 Jayaram Chandrashekar 表示：“該項(xiàng)目的目標(biāo)是了解大腦中單個(gè)神經(jīng)元發(fā)送信息的位置，并大規(guī)模地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。” 他說，MouseLight 團(tuán)隊(duì)的最終目標(biāo)是追蹤數(shù)千個(gè)神經(jīng)元的投影，雖然只占小鼠大腦 7000 萬個(gè)神經(jīng)元的一小部分，但比迄今為止重建的少數(shù)幾個(gè)神經(jīng)元有了巨大的增長(zhǎng)。“要做到這一點(diǎn)，”他說，“我們需要能夠跟蹤單個(gè)神經(jīng)元從細(xì)胞體一直到末端，所以我們需要非常好的分辨率，而且我們需要速度。當(dāng)前的技術(shù)讓我們能夠做到這兩點(diǎn)這些事情。”

盡管科學(xué)家們開始弄清楚小鼠大腦的不同區(qū)域如何相互連接，但他們對(duì)這些更廣泛的連接中存在的細(xì)胞間變異知之甚少。“有多少種投影類型是一個(gè)重大謎團(tuán)，這個(gè)問題已經(jīng)以非常零碎的方式得到解決，”幫助指導(dǎo) MouseLight 項(xiàng)目開發(fā)的 Janelia 小組負(fù)責(zé)人 Karel Svoboda 說。

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