科學家首次對觀看獵物的魚類的大腦活動進行了成像。
即時觀察神經訊號為了解大腦如何感知外部世界提供了重要的視窗。在這項新的研究中，研究人員開發了一種方法，使用靈敏的熒游標記來追蹤斑馬魚幼蟲大腦中的這些訊號。
哈佛大學分子和細胞生物學家弗洛裡安·恩格特（Florian Engert）對LiveScience表示：“這是一項突破。”他沒有參與這項研究。“沒有人能夠以如此好的解析度，在自由遊動的斑馬魚幼蟲中，用熒光顯微鏡觀察神經元活動。”
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透明的頭部
斑馬魚被廣泛用於研究脊椎動物的遺傳學和發育。它們的幼蟲是神經影像學的理想選擇，因為它們具有半透明的頭部，科學家可以真正地窺視它們的大腦。
為了觀察這些魚腦中實際發生的情況，研究人員開發了一種基因工程蛋白質，稱為GCaMP7a，當神經元或腦細胞放電時，它會在熒光顯微鏡下發光。培育轉基因斑馬魚以在稱為視頂蓋的腦區表達這種蛋白質，該區域控制動物看到環境中移動的物體時眼睛的運動。
在一項實驗中，科學家對轉基因魚幼蟲的大腦進行了成像，當時它觀看螢幕上的一個點閃爍或來回移動。在顯微鏡下，訊號在魚腦中閃爍，反映了點的運動。[觀看魚腦的影片。]
接下來，將活的草履蟲（斑馬魚的獵物）放在固定不動的魚的視線範圍內。再次，可以看到神經訊號在魚腦中快速移動，追蹤草履蟲的運動。然而，當草履蟲靜止不動時，沒有檢測到訊號。
最後，將草履蟲放在一個培養皿中，裡面有一條可以自由遊動、捕獵獵物的斑馬魚幼蟲。研究人員繪製了魚的大腦活動圖，因為它鎖定草履蟲並向其游去。
理解大腦行為
研究人員在今天的《當代生物學》雜誌線上報告中稱，這種新方法將提高科學家對參與捕食行為的腦回路的理解。該系統也可用於對其他腦區進行成像，使科學家能夠觀察參與行為和運動的神經元。
此前，科學家們已經能夠對斑馬魚的單細胞大腦活動進行成像，但這項研究是首次在自由遊動的魚類感知自然物體時進行成像。“研究斑馬魚的技術發展迅速，”神經科學家約瑟夫·費喬（Joseph Fetcho）在給LiveScience的電子郵件中說道。費喬做了一些早期的成像工作，但沒有參與這項新研究。
費喬說，越接近揭示自由行為動物的神經元活動模式，這些模式就越有可能代表驅動自然行為的模式。
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