圖像顯示果蠅在向后爬(左)和向前爬（右）時(shí)神經(jīng)系統(tǒng)的圖像。藍(lán)色代表首先被激活的區(qū)域，紅色代表最后才被激活的區(qū)域。
美國(guó)科學(xué)家日前成功拍攝到一段果蠅幼蟲(chóng)在移動(dòng)時(shí)全身神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)的動(dòng)態(tài)影像。對(duì)如此復(fù)雜且處于運(yùn)動(dòng)之中的生物體來(lái)說(shuō)，此舉尚屬首次。研究人員認(rèn)為，該研究將為人類(lèi)大腦等更復(fù)雜神經(jīng)系統(tǒng)的研究奠定基礎(chǔ)。
一直以來(lái)，人們都對(duì)生物體大腦和神經(jīng)的活動(dòng)非常感興趣，但苦于無(wú)法看到其處于活躍狀態(tài)時(shí)的動(dòng)態(tài)影像。而此前類(lèi)似的研究更多地限于如線(xiàn)蟲(chóng)這樣的微小生物，或是復(fù)雜動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)的局部。
在新的研究中，美國(guó)霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所的菲利普·凱勒和他的同事采用了一種名為光片顯微的技術(shù)，對(duì)一只僅有幾毫米長(zhǎng)的果蠅幼蟲(chóng)的神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行觀測(cè)。在實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置會(huì)從兩側(cè)發(fā)出激光照亮整個(gè)樣本，經(jīng)過(guò)基因改造的果蠅的神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)在受激后發(fā)出熒光。通過(guò)安裝在果蠅背部和腹部的兩臺(tái)攝像機(jī)，研究人員就能創(chuàng)建出高清晰度的3D影像。攝像機(jī)會(huì)以每秒5次的頻率抓取圖像，整個(gè)過(guò)程持續(xù)一個(gè)小時(shí)的時(shí)間，分辨率足以看清單個(gè)神經(jīng)元。
凱勒說(shuō)：“通過(guò)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)各個(gè)不同部分在同一時(shí)間進(jìn)行成像，我們能夠看到神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)，并確定其工作模式。這能幫助科學(xué)家了解大腦和神經(jīng)之間相互作用，以及最終產(chǎn)生行為的過(guò)程。”
這項(xiàng)工作提供了一種獲得生物體中樞神經(jīng)實(shí)時(shí)影像的方法，為一些研究更大的有機(jī)體奠定了基礎(chǔ)。下一步，研究人員還將通過(guò)這種方法對(duì)成年果蠅、斑馬魚(yú)以及小鼠胚胎的神經(jīng)活動(dòng)進(jìn)行研究。
相關(guān)論文發(fā)表在《自然通訊》雜志上。
總編輯圈點(diǎn)
神經(jīng)系統(tǒng)控制生物體所做的一切——從呼吸到運(yùn)動(dòng)，從思維到感覺(jué)。我們想要了解信息是怎樣從感覺(jué)集成到所有的動(dòng)作，就必須看到整個(gè)大腦的活動(dòng)情況，而不是只欣賞大腦中的一個(gè)神經(jīng)元。因而能拍到復(fù)雜生物神經(jīng)活動(dòng)的影像，不啻于一次視覺(jué)的盛宴。從實(shí)用角度來(lái)講，其還將有助于找出涉及腦部疾病的細(xì)胞或網(wǎng)絡(luò)，引導(dǎo)新的治療思路。
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