做网站小程序多少钱,wordpress首页显示摘要插件,网站的主要功能模块,百度广告一天多少钱来源#xff1a;药明康德微信团队摘要#xff1a;在最新出版的《科学》杂志上#xff0c;由麻省理工学院#xff08;MIT#xff09;和霍华德休斯医学研究所#xff08;HHMI#xff09;的科学家们领衔的一支团队#xff0c;成功对果蝇的完整大脑进行了成像#xff0c;清… 来源药明康德微信团队摘要在最新出版的《科学》杂志上由麻省理工学院MIT和霍华德·休斯医学研究所HHMI的科学家们领衔的一支团队成功对果蝇的完整大脑进行了成像清晰度达到了纳米级在最新出版的《科学》杂志上由麻省理工学院MIT和霍华德·休斯医学研究所HHMI的科学家们领衔的一支团队成功对果蝇的完整大脑进行了成像清晰度达到了纳米级这让我们能够看清大脑中不同的神经细胞乃至蛋白质在空间上的相对分布对基础科研有着极为重要的意义。这一重磅研究也登上了本期《科学》的封面。婴儿尿布与大脑研究本研究的通讯作者之一是MIT的知名科学家Edward S. Boyden教授。他最初因在光遗传学上的研究而闻名于世最近几年则在大脑成像领域有着诸多突破性的贡献。2015年他获得了有“科学界奥斯卡”之称的“科学突破奖”Breakthrough Prize。2018年他也获得了有诺贝尔风向标称号的盖尔德纳奖。▲Edward S. Boyden教授是本研究的通讯作者之一图片来源Edward S. Boyden教授课题组在2015年左右Boyden教授团队向解析大脑的高清结构发起了冲锋目标是理清大脑在细胞、乃至蛋白层面上如何进行组合。为了实现这一目标科学家们开发了一种看起来很有趣的研究方法他们首先往大脑组织样本中注射一种胶状物质随后让这些凝胶吸水膨胀把大脑撑开。从原理上看这和婴儿尿布中的材料吸水膨胀有着异曲同工之妙。这种看起来简单的方法在解析大脑结构中扮演了重要的角色。在长、宽、高的维度上膨胀扩大2倍整个体积就会扩大8倍。由于膨胀后的大脑组织更为松散对其进行显微观察就成为了可能。更关键的是大脑样本中的这些神经细胞相对位置被凝胶所固定并不会发生变化。▲果蝇大脑的扩大过程图片来源参考资料[1]正是因为这一突破针对特定的大脑细胞或小型大脑区域我们已经获得了不少“高清地图”。两种显微技术的合力在体积较小的大脑样本中取得的成功并不一定能被复制到大型脑组织里。这是因为样本的体积越大就越难对深埋其中的特定部分进行成像。如果单纯为了“点亮”而增强光源还会破坏用于做标记的荧光蛋白。可以说这是一个两难。此外大型脑组织在膨胀扩大之后如何对整个结构进行快速的扫描成像也就成了一个难题。“我们需要能够快速成像不会带来太多光褪色photobleaching效应的显微镜”本研究的共同第一作者Ruixuan Gao博士说道。而他们知道HHMI的Eric Betzig教授课题组中就有这么一台高级的显微镜。▲本研究的共同第一作者Ruixuan Gao博士图片来源Edward S. Boyden教授课题组Betzig教授的显微镜叫做“晶格层光显微镜”lattice light-sheet microscope。它每次只会照亮超级薄的一层样本将对样本的损害降到了最低。此外它也能快速对样本进行成像这正是研究人员们所需要的技术。顺便一提由于在显微成像技术上的突破Betzig教授曾获得2014年的诺贝尔化学奖。▲Betzig教授是2014年诺贝尔化学奖得主之一图片来源诺贝尔奖官方网站这名诺奖得主起初并不相信他的显微镜能提供多少帮助但他依然大度地邀请研究人员们前去尝试。Ruixuan Gao博士与另一名共同一作Shoh Asano博士带去了一些经过膨胀扩大的小鼠大脑组织在晶格层光显微镜下进行观察。通过结合“扩大显微技术”和“晶格层光显微技术”他们看到了神经元上的许多树突棘结构。这种微小的结构看起来就像是蘑菇有着庞大的头部以及细长的根部。过去树突棘的成像一直是一个挑战。然而在两种显微技术的合力下研究人员们连“最细小的根部”都可以看到。▲研究人员们看到了树突棘的“森林”图片来源参考资料[1]“我简直不敢相信数据的质量” Betzig教授说道“用一根羽毛你就可以把震惊的我推倒。”畅游果蝇的大脑在惊人的图像质量面前两支科研团队迅速达成合作。在两年多的时间里Ruixuan Gao博士与Shoh Asano博士以及其他生物学家显微镜专家以及计算机专家一道拍摄了大量的图片并对其进行分析。“我们就像是复仇者联盟。” Ruixuan Gao博士这样评论他们的合作关系。▲看清大脑结构一直是科研人员们的梦想图片来源参考资料[1]这些研究带来的最大亮点之一就是对完整果蝇大脑的成像分析。从每个果蝇大脑中科学家们都获得了大约50000个立体图像。随后计算机就像是做三维拼图一般把这些立体图像拼成一个完整的果蝇大脑。研究人员们说他们研究了超过1500个树突棘观察了保护神经细胞的髓鞘标出了所有的多巴胺能神经元并数清了整个果蝇大脑中存在的突触。这些图像的清晰度高达60纳米成像过程不超过3天。随着效率不断提高将来我们有望在一天之内就对10个果蝇大脑进行立体成像。“我们能用极快的速度对非常大体积的样本进行分析获得高清的图像。”Boyden教授说道。这一研究为神经科学带来了极为重要的研究工具。它让我们可以理解不同的神经环路如何组成性别对大脑有怎样的影响疾病又会怎样破坏大脑。对研究神经科学的生物学家来说这可能是最好的时代。参考资料[1] Ruixuan Gao et al. (2019), Cortical column and whole-brain imaging with molecular contrast and nanoscale resolution, Science, DOI: 10.1126/science.aau8302[2] How to rapidly image entire brains at nanoscale resolution, Retrieved January 17, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-01/hhmi-htr011119.php[3] Mapping the brain at high resolution, Retrieved January 17, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-01/miot-mtb011519.php[4] Three-day imaging captures hi-res, cinematic view of fly brain, Retrieved January 17, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-01/uoc--tic011619.php未来智能实验室是人工智能学家与科学院相关机构联合成立的人工智能互联网和脑科学交叉研究机构。未来智能实验室的主要工作包括建立AI智能系统智商评测体系开展世界人工智能智商评测开展互联网城市云脑研究计划构建互联网城市云脑技术和企业图谱为提升企业行业与城市的智能水平服务。 如果您对实验室的研究感兴趣欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”
