新型腦成像技術給神經元貼上“條形碼”

美國冷泉港實驗室（CSHL）和瑞士巴賽爾大學的神經科學家團隊在《自然》雜志發表論文稱，他們開發出一種創新的腦成像技術，追蹤了小鼠大腦外部皮層數百個神經元連接。新技術能以前所未有的速度生成更詳細的圖片，比現有方法更快捷更有效，且成本直線下降，有利于未來認識神經發育障礙。

人類大腦中有1000億個神經元，每個神經元可以產生數千個連接或突觸，從而可能產生數百億的連接。神經科學家非常了解單個神經元的作用，但對于大量神經元如何協同工作，并產生想法、感受乃至行為知之甚少。

研究人員通常使用顯微鏡來觀察神經連接，但既費力又昂貴。傳統的識別神經細胞間連接的技術稱為熒光單神經元示蹤，向細胞內引入產生綠光的蛋白基因，以便用光學顯微鏡觀察神經元的連接。

該小組使用傳統方法追蹤了31個從視覺皮層到另外7個皮層區域的神經元連接。用新的技術方法，他們在短短3周內完成了來自591個神經元的連接，而這些工作用傳統方法需要3年才能完成。

新技術稱為MAPseq，通過遺傳“條形碼”標記細胞而起作用。研究人員將含有隨機RNA序列的病毒注入小鼠大腦，進入細胞后，每種病毒都會表達一種獨特的30字母或核苷酸組成的RNA序列，以及細胞沿著軸突自然運輸的蛋白質。蛋白質被設計成能與RNA“條形碼”相結合，二者也沿著軸突拖動。然后，解剖小鼠目標大腦區域，測序后能看到哪些標記的神經元連接到了哪個區域。神經元與目標區域的連接越多，該區域的測序數據中，就會出現越多的神經元“條形碼”。

瑞士分子和臨床眼科學研究所神經學家柏堂德·洛斯卡說，這是首次描述皮層中長距離神經元連接的組織方式，有助于提高人類認知自閉癥和精神分裂癥等腦部神經疾病的速度。