染色法带来的重建所有神经细胞及其连接范围内(更新)
人们普遍认为学习是基于改变神经细胞之间的连接。了解神经细胞的互联将大大援助的理解大脑是如何工作的。科学家们追求映射和解码的连接体,大脑的线路图。随着特殊染色法的发展,肖恩Mikula温弗利德克和马克斯普朗克研究所的神经生物学Martinsried已经关闭的最后一个方法论的差距:如何染色整个大脑。的映射一个整体小鼠大脑现在似乎触手可及,但即使设备是设计、数据的收集需要几年,和大约40 pb的数据分析可能会花上几十年。
以来发生了很多科学家在19世纪末开始检查神经细胞在显微镜下。解剖学、化学、生理学、细胞生物学在健康和生病的大脑已经进行了广泛的探讨。怎样的想法和感觉来自单个细胞,当细胞的活动断开网络连接通过退化性疾病,例如,仍不清楚。因此,显然必须知道网络的连接。发现所有这些连接——的目的。
人类的大脑包含大约1000亿个细胞间连接。虽然映射人类大脑的连接体是真正的科幻小说,连续发展的块面扫描电子显微镜和其他成像和分析方法带来了老鼠大脑的连接体,这是比人类的小3000倍,触手可及。“关键的一步,这是失踪,是整个大脑样本的准备”,肖恩Mikula说。过去六年来,他一直致力于一个完整的小鼠大脑的染色,这样对比统一整个大脑和ultra-structural信息跟踪大脑所需的电线和检测突触不被破坏。以前的染色方法能可靠地污染相对较小的组织样本。但是一旦大脑分成小块,神经碎片之间的电线已不能追踪,防止后续代brain-wide地图。方法旨在染色整个大脑彩色大脑太弱或不均匀,或者他们摧毁了大脑结构。因此,所有的重建神经细胞连接仍然是不可能的。
肖恩Mikula和温弗利德克已经展示了他们BROPA方法染色的整个大脑。染色的缩写BROPA代表一个复杂的序列和清洗步骤,包括锇和焦棓酸的解决方案。整个染色过程需要大约四个星期。“我的耐心测试,因为它是直到年底这段时间,人知道染色过程的变化是好是坏”,肖恩Mikula解释道。但很多的等待和精炼后,两位科学家现在满意他们的新方法:“我们的研究结果表明,单轴突能够可靠地跟踪和突触认可与串行块面扫描电子显微镜BROPA彩色老鼠的大脑,“Mikula说。这代表了一个重要的成功的团队,“德克发明了串行块面扫描电子显微镜超过十年前这个目标。
“我们现在更接近我们的目标迈出的重要一步的记录完整老鼠大脑所有的细胞和连接在电子显微镜下,“温弗利德克说,主任马克斯普朗克研究所神经生物学。当最新一代的仪器测试和交付,预计将耗时一年多,科学家们打算启动项目。“我估计,只是收集数据需要两年半左右,”德克说。在此期间,大约40 pb将生成的数据。“我们将管理存储在某种程度上,它是分析我们仍然担心,“Mikula说。
迄今为止的结果表明,自动化的计算机程序可以识别BROPA-stained突触和细胞体相当可靠。但即使是难得的休息会让神经纤维分散得不可接受。“我有信心,我们作为一个领域,能够解决这个问题,”温弗利德克说。背景下的破译人类基因组,这实际上不可能的声音:当第一个DNA部分在1970年代中期,解码人类基因组的测序整个最初似乎是不可能的也是当前整个connectomic映射人类的大脑。
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