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新光珠显微镜技术:科学家首次在小鼠大脑内同步追踪100万个神经元

Emma Chou

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近日,有研究人员已经成功在小鼠的大脑内同时追踪了100万个不同的神经元。这项研究是一项新突破,向科学家有朝一日能够追踪人类大脑的复杂活动迈出了令人印象深刻的一步。

研究归功于一种“光珠显微镜”(light beads microscopy)的创新。它改进了目前的双光子显微镜,使用激光来触发活细胞中引入的荧光。当细胞被照亮时,科学家可以看到它们是如何移动和互动的。通过光珠显微镜,科学家们可以获得绘制小鼠大脑细节所需的速度、规模和分辨率,因为其神经活动发生了变化。这种近乎同步的跟踪可以持续至光珠能够保持照明的时间。

目前的显微镜技术,必须在放大以获得足够多的细节而错过整个画面正在发生的事情,或放大以看到整个画面而失去一些更精细的细节之间做出选择,而光珠显微镜能够通过消除激光脉冲之间的时间来克服这些限制。使用一个镜腔,它将每个单一的强脉冲分成30个不同强度的较小子脉冲,然后它们都能够达到不同的深度,同时保持相同的荧光水平。这意味着在同一个脉冲中可以看到多个深度,让科学家更深入、更快速地了解整体正在发生的事情。科学家们现在已经证明了这种技术可以在小鼠大脑中,一次能追踪100万个神经元。

通过光珠显微镜,科学家们希望能够跟踪大脑的感觉、运动和视觉区域之间的相互作用。不仅仅是在小鼠身上,也希望在其他动物身上得到应用。大脑内部看得越清晰,就越能弄明白它是如何运作的。无论是单个神经细胞之间的相互作用,还是找出大脑的哪些部分对应于哪些感觉和情绪。光珠显微镜能够以一种以前不可能的方式研究生物问题。

题为“High-speed, cortex-wide volumetric recording of neuroactivity at cellular resolution using light beads microscopy”的相关研究论文发表在《自然方法》上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文:

https://www.nature.com/articles/s41592-021-01239-8


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