新型脑成像技术给神经元贴上“条形码”

科学日报，北京，4月3日(记者方)——来自美国冷泉港实验室(CSHL)和瑞士巴塞尔大学的一组神经科学家在最近发表在《自然》杂志上的一篇论文中说，他们已经开发出一种创新的大脑成像技术，该技术可以追踪老鼠大脑外皮层数百个神经元之间的联系。这项新技术能够以前所未有的速度生成更详细的图像，比现有方法更快更有效，而且成本也大幅下降，这有利于未来对神经发育障碍的理解。

人类大脑中有1000亿个神经元，每个神经元可以产生数千个连接或突触，这可能会产生数百亿个连接。神经科学家非常了解单个神经元的功能，但他们对大量神经元如何协同工作并产生想法、感觉甚至行为知之甚少。

研究人员通常用显微镜来观察神经连接，但这既费力又昂贵。识别神经细胞之间连接的传统技术被称为荧光单神经元追踪，它将产生绿光的蛋白质基因引入细胞，以便用光学显微镜观察神经元之间的连接。

该小组使用传统方法追踪了从视觉皮层到另外7个皮层区域的31个神经元连接。用新的技术方法，他们在3周的短时间内完成了591个神经元的连接，而这些任务用传统方法需要3年。

这项名为MAPseq的新技术通过用基因“条形码”标记细胞来工作研究人员将含有随机核糖核酸序列的病毒注入小鼠大脑。进入细胞后，每种病毒都表达由30个字母或核苷酸组成的独特的核糖核酸序列，以及由细胞沿轴突自然运输的蛋白质。蛋白质被设计成能与核糖核酸“条形码”结合，后者也能沿着轴突移动。然后，解剖小鼠的目标大脑区域，看看测序后哪个标记的神经元连接到哪个区域。连接到目标区域的神经元越多，该区域的测序数据中出现的神经元“条形码”就越多。

瑞士分子和临床眼科研究所的神经科学家伯特兰·拉斯卡(Bertrand Laszka)说，这是第一次描述大脑皮层中长距离神经元连接的组织，这有助于提高人类对大脑神经系统疾病(如自闭症和精神分裂症)的认知速度。