科学家绘制了大脑的多色图谱
人类大脑包含大约860亿个神经元,或神经细胞,由估计100万亿个连接(或突触)交织在一起。每个细胞都有帮助我们运动肌肉、处理环境、形成记忆等等的作用。
鉴于神经元和连接的数量巨大,我们对神经元如何协同工作从而产生思想或行为仍有很多不了解。
现在哥伦比亚大学的科学家们设计了一种着色技术,被称为NeuroPAL(一种神经元多色标记地图集),这使它成为可能——至少在实验中秀丽隐杆线虫(秀丽隐杆线虫),是一种常用于生物研究-识别蠕虫大脑中的每一个神经元。
他们的研究发表在1月7日的杂志上细胞.
NeuroPAL,它使用基因的方法用荧光色“涂”神经元,有史以来第一次允许科学家们识别动物神经系统中的每个神经元,同时记录整个神经系统的活动。
哥伦比亚大学生物科学系教授、霍华德·休斯医学研究所的首席研究员奥利弗·霍伯特说:“从整体上‘观察’一个神经系统,看看它在做什么,这是令人惊讶的。”“这些照片令人惊叹——蠕虫体内出现了明亮的彩色斑点,就像黑夜中的圣诞彩灯一样。”
为了进行研究,科学家们创造了两个软件程序:一种是识别彩色NeuroPAL蠕虫图像中的所有神经元,另一种是通过设计最佳的颜色,使NeuroPAL方法超越蠕虫,用于识别任何生物中允许遗传操作的任何细胞类型或组织的潜在方法。
哥伦比亚大学生物科学系博士后研究员、该研究的主要作者Eviatar Yemini说:“我们使用NeuroPAL记录了蠕虫的全脑活动模式,并解码了工作中的神经系统。”
因为这些颜色被绘制到神经元的DNA中,并与特定的基因相关联,这些颜色也可以用来揭示这些特定的基因在细胞中存在或不存在。
研究人员说,这项技术的新奇性可能很快就会被它可能带来的发现所掩盖。在他们之前细胞发表后,Hobert和Yemini向科学界发布了NeuroPAL,并且已经发表了几项研究,显示了该工具的实用性。
能够识别神经元,或其他类型的细胞使用颜色可以帮助科学家从视觉上理解生物系统每个部分的作用,”也门说。“这意味着,当系统出现问题时,它可能有助于查明故障发生的位置。”
这项研究的合作者包括哥伦比亚大学的Liam Paninski;东北大学Vivek Venkatachalam;以及哈佛大学的Aravinthan Samuel。
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