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中國成功研制新型顯微鏡記錄自由行動中哺乳動物神經活動
2017-05-31 20:03:14 來源: 新華社
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  新華社北京5月31日電(記者魏夢佳)北京大學5月31日在京宣布,該校多個研究單位聯合中國人民解放軍軍事醫學科學院組成跨學科團隊,歷經三年多的協同奮戰,近期成功研制出新一代微型化雙光子熒光顯微鏡。這是我國科學家首次在自由行動中的哺乳動物的學習和記憶發生過程中記錄其神經活動。

  據悉,人腦包含了百億級神經元和百萬億級的神經突觸,其結構和功能上極其復雜精密的連接,涌現出意識和思想。目前各國腦科學計劃的一個核心方向就是打造用于解析腦連接圖譜和功能動態圖譜的研究工具。其中,如何整合微觀神經元和神經突觸活動與大腦整體的活動和個體行為資訊是亟待解決的關鍵挑戰。

  “要理解大腦的奧秘,我們特別需要一種新的成像技術,能夠在自由運動的動物上,看到單個神經元、單個資訊處理單元的精準動態的變化。”北大分子醫學研究所程和平院士介紹,新研制的顯微鏡體積小,重僅2.2克,適于佩戴在小動物頭部,可實時記錄數十個神經元、上千個神經突觸的動態信號。在大型動物上,還可望實現多探頭佩戴、多顱窗不同腦區的長時程觀測。

  研究團隊主要成員、北大分子醫學研究所研究員陳良怡説,給小鼠戴上這一顯微鏡後,研究團隊經多次實驗獲取了小鼠在覓食、打鬥、嬉戲等自由行為中大腦神經元和神經突觸活動清晰、穩定的圖像。

  “這是我們第一次觀察到自由活動狀態下的小鼠是‘怎麼想的’。”陳良怡介紹,過去研究時只能將小鼠在固定狀況下做一些成像實驗,不僅限制了小鼠行為,也限制了研究領域。“通過這套新型顯微鏡,可以在自由活動的哺乳動物上對其神經活動進行更精準研究。”

  “從任何一個標準來看,這款顯微鏡都代表了一項重大技術發明,將改變我們在自由活動動物中觀察細胞和亞細胞結構的方式。”美國著名神經科學家阿爾西諾·席爾瓦教授評論稱。

  精神衛生專家、北京大學第六醫院院長陸林説,過去人們大部分是在靜止狀態下了解大腦,通過這項新技術,就有可能從動物的實驗來了解人類活體狀態下大腦的功能,將來也可能在臨床上了解人在活動時大腦的功能狀況和細微機構的變化。“這對將來了解大腦或治療一些目前還不能確定病灶的大腦的疾病非常有幫助。”

  據了解,此項新技術是國家重大科研儀器研制專項結出的碩果,近日已線上發表于國際科學期刊《自然·方法學》並已申請多項專利。

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【糾錯】 責任編輯: 張樵蘇
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