不再是笨蛋:新技術創造出透明大腦

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卡爾·戴瑟羅思是光遺傳學領域的先驅,這項技術以風暴般的速度席捲了神經科學界,它使人們能夠利用光學和遺傳學方法來精確控制單個神經元和大腦回路的開啟和關閉。

戴瑟羅思和他在斯坦福大學的團隊現在提出了一種全新的探索大腦的方法,美國國家精神衛生研究所所長托馬斯·因塞爾在《自然》雜誌上表示,這代表著“可能是近幾十年神經解剖學最重要的進展之一”。

顧名思義,這是一種使小鼠或人類的死後大腦變得透明的方法,這對於希望真正清楚地瞭解神經組織中錯綜複雜的佈線,而無需在計算機中數字堆疊微小腦切片的研究人員來說是一大福音。我們姊妹刊物《自然》雜誌上的論文已於4月10日上線,因此《大眾科學》決定與戴瑟羅思討論這一進展。


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什麼是CLARITY?

Clarity(清晰化)是指將天然組織成分替換為來自體外的成分,以實現新的可見性、可訪問性或功能的過程。例如,《自然》雜誌論文中描述的CLARITY方法涉及將天然脂質替換為人工水凝膠,後者提供透明度、硬度和標記組織的能力。

您是如何使其工作的?

我們首先在組織內部就地構建一種新的堅固的水凝膠基礎設施,該基礎設施保留蛋白質和核酸,但排除脂質,然後可以使用離子去汙劑和電泳有力地去除脂質

這對大腦和其他研究人員有何益處?

這使研究人員能夠在不拆解複雜生物系統的情況下以高解析度研究它們。這不僅節省了大量時間和精力,而且還服務於有用的科學目的,例如,透過允許評估複雜系統中不同元素之間的聯合關係——例如,全腦連線模式與分子標記組相結合。

這與您在理解神經迴路技術(光遺傳學)方面的其他工作有何關聯?

它獨立於我們的光遺傳學技術,但兩者可以協同工作。例如,可以澄清來自動物的大腦,其中已傳遞光遺傳學控制(在表達與熒光蛋白融合的視蛋白的神經元上,就像我們通常配置的那樣),並且這導致了已知的行為改變(例如,一隻在受到電擊後停止進食的小鼠)。因此,可以繪製已知會導致某種程度行為改變的同一動物中那些相同神經元的區域性和全域性連線。

您認為您將來能夠在活體動物身上做類似的事情嗎?

《自然》雜誌論文中描述的CLARITY方法與生命不相容,因為脂質對生命至關重要,但其他CLARITY方法可能是可以的。

Gary Stix, senior editor of mind and brain topics at 大眾科學, edits and reports on emerging advances that have propelled brain science to the forefront of the biological sciences. Stix has edited or written cover stories, feature articles and news on diverse topics, ranging from what happens in the brain when a person is immersed in thought to the impact of brain implant technology that alleviates mood disorders such as depression. Before taking over the neuroscience beat, Stix, as 大眾科學's special projects editor, was responsible for the magazine's annual single-topic special issues, conceiving of and producing issues on Albert Einstein, Charles Darwin, climate change and nanotechnology. One special issue he oversaw on the topic of time in all of its manifestations won a National Magazine Award. With his wife Miriam Lacob, Stix is co-author of a technology primer called Who Gives a Gigabyte? A Survival Guide for the Technologically Perplexed.

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