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    解密腦白質 希伯來大學發現研究腦神經連接細節的新方法

    作者:編輯 ? 時間:2021-10-16 ? 瀏覽:人次

    我們的大腦擁有約860億個神經細胞神經元,這些細胞不斷地將電信號從大腦中的一個區域輸送到另一個區域。這些電信號在腦白質當中穿行,從而促成了大腦的所有功能。揭秘神經元之間類似于高速公路網般的纖維組織一直是神經科學領域的一大挑戰。目前繪制這種細胞級神經回路的方法還僅僅局限于動物研究,或需要高度專業化的設備來獲取和處理數據。

    近日,耶路撒冷希伯來大學Edmondamp;Lily Safra腦科學中心ELSC的神經科學家Aviv Mezer教授和Roey Schurr博士研發了一種繪制和可視化這些神經纖維的新方法,并已發表在權威學術期刊《科學》上。他們所采用的技術實際上在約140年前就已經問世,但卻從未被用于腦白質的纖維結構研究。

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    Mezer教授左和Schurr博士右

    長期以來,科學家們一直都使用19世紀80年代德國醫學生Franz Nissl發明的尼氏染色法來研究神經元,徹底改變了人們對大腦皮層大腦最外部的一層灰質層的認知。希伯來大學團隊則首次利用尼氏染色法來研究白質中的纖維結構。

    白質主要由神經纖維和神經膠質細胞組成,而這些神經膠質細胞長久以來一直被忽略。當博士生Schurr加入Mezer教授的實驗室時,他對切片染色的腦組織圖片進行了觀察。Schurr回憶道:“課本上只有關于白質的文字描述,但我非常好奇它到底是什么樣子的?!弊孲churr感到驚訝的是,他注意到膠質細胞往往會排成幾短列,而且這種排列似乎與局部神經纖維一致。Schurr說道:“我們查閱了大量文獻,發現1992年的一篇論文已經對膠質細胞的組織結構進行了描述,但這個發現在當時并沒有引起行業的關注?!?/p>

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    Nissl-ST圖由Schurr博士提供

    研究人員意識到,通過使用簡單的圖像計算處理工具,他們就能夠利用細胞的排列規律來發現白質的結構。Mezer教授說道:“當我們首次用這種技術分析染色的大腦切片時非常驚訝。染色切片圖顯示,白質的外觀結構似乎具有某種規律性。我們運用計算工具構建出了彩色的白質纖維精妙的結構,而之前從未有人發現過這些結構。我們馬上認識到,我們揭開了關于白質的一個重要謎團?!?/p>

    希伯來大學的研究人員將這一可以用在任何大腦尼氏染色切片上的技術稱為Nissl-ST。尼氏染色法是腦科學研究領域中最常用的染色法,所以在世界各地都可以獲得相關信息,包括數字化的數據集和高分辨率染色腦切片的開源圖集。

    Mezer教授總結道:“Nissl-ST技術有著巨大的潛力,我們可以利用這項技術來研究大腦發育和衰老過程中腦白質的情況,以及一些影響白質狀態的病變,例如神經退化和精神分裂癥?!?/p>

    希伯來大學Edmondamp;Lily Safra腦科學中心ELSC是領先的神經科學研究機構。ELSC的目標是實現認知學、生物學和計算神經科學領域間的跨領域理論和實驗的結合,引領大腦研究的創新發展。

    關于耶路撒冷希伯來大學

    耶路撒冷希伯來大學是以色列領先的學術和科研機構,躋身世界百強大學之列,共有來自90多個國家的2.5萬名學生。1918年,阿爾伯特·愛因斯坦和西格蒙德·弗洛伊德等著名學者創立了希伯來大學。迄今為止,希伯來大學教授和校友共獲得8項諾貝爾獎,1項菲爾茲獎和1項阿貝爾獎。

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