解开复杂的神经元网络

神经科学的一个基本问题是，神经元回路是如何连接起来处理信息的。雷纳·弗里德里希领导的研究小组开发了一种新方法，通过3D电子显微镜来确定密集排列的神经元及其突触连接的复杂形态。在报道自然神经科学，这些方法使他们能够重建斑马鱼幼体的整个嗅球，其中包含1000多个神经元。他们发现嗅球中的神经元投射是广泛分布的，但不是随机排列的。相反，该网络包含接收类似输入的模块，这些模块比其他模块更有可能相互连接。这项研究标志着连接组学这一新兴领域又向前迈进了一步。

大脑的力量来自团队合作：尽管与计算机相比，每个神经元都缓慢，但神经元的网络越优于复杂任务上的计算机。神经元之间的网络取决于突触连接的模式。这种模式 - 定义“谁可以与谁交谈” - 指导网络中的信息处理。然而，映射突触连接是非常困难的。Friedrich Miescher生物医学研究所的一团领导者与Rainer Friedrich合作的研究人员现在已经开发了促进这项任务的方法。ob欧宝直播nba因此，它们能够重建斑马鱼幼虫嗅球中的所有神经元 - 总共超过1000。弗里德里奇评论：“这种重建的完整性使我们能够在一次揭示网络组织的原则上，通过一次分析一个神经元无法找到。”

纳米分辨率整个大容量

一世纪以前，Camillo Golgi和SantiagoRamónyCajal通过可视化复杂的形态改变了现代神经科学单个神经元在脑组织。但是，除了少数例外，到目前为止还不可能重建神经元及其组成的密集网络突触连接。其中一个基本问题是，虽然神经元的突触和细进程可以小于100纳米，但整个电路是较大的数量级。因此，网络的密集重建需要在整个大容量中提供纳米分辨率的成像方法。当几年前开发的大规模3D电子显微镜（EM）自动化方法时，该目标在达到范围内。Adrian Wanner是Rainer Friedrich的博士学位，现在已经发明和专利了一种新的样品制备技术，为这些方法铺平了这些方法对生物医学问题的方式。根据Christel Genoud的说法，在FMI领导EM设施，“我们现在可以通过超微结构的形象神经元电路比以前更高的速度和质量，这使得可以真正走大规模。“

追踪神经元形态的强大工作流程

另一个挑战是追踪所有神经元的形态并识别其突触接触。这不仅是一个大规模的任务，而且是一个复杂的图像分析问题，它不能被计算机解决。因此，Adrian Wanner因此招募了外部佣工并设立了一家公司（Ariadne Service GmbH），以促进这些努力的管理：“通过组织公司的助手，我们建立了一个可持续的结构，将允许我们和其他科学家从专业的追踪服务中受益将来。”此外，他在工作流程中解决了各种其他挑战。最终结果是一种完整的管道，可以从湿脑样本到电路的数字重建。

重建整个嗅球

利用这个管道，弗里德里希和他的合作者几乎重建了斑马鱼幼虫嗅球中的所有神经元。他们发现了两种新的细胞类型，并绘制出了贯穿整个细胞的突触分布。重要的是，它们的密集重建使它们能够从整体上分析网络的结构。万纳解释说:“我们发现嗅球功能模块(肾小球)之间的投射不是随机排列的。相反，接收来自表达类似受体的感觉神经元输入的肾小球比其他神经元更经常相连。这很重要，因为它能让我们理解信息流动的原理嗅球。"

Friedrich表示，神经科学家的下一个目标是在重建电路之前测量神经元活动模式。本集团中另一个博士生彼得罗普·普（Peter Rupprocht）最近开发了一种测量> 1500的神经元活动的光学技术神经元同时在3 d。弗里德里希评论道:“我们现在可以将这种方法与3D-EM结合起来，直接将复杂神经元回路的结构与其功能联系起来。”

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