Verzweigungen der Nervenzellen in einem Maus-cortexImage: Gao et al (Science, 2019)
Es ist jetzt möglich, das Bild einer ganzen Fliegen Gehirn, in ein paar Tagen, nach einer neuen Studie—das klingt wie eine lange Zeit, aber es ist in der Tat eine unglaubliche Leistung, wenn man bedenkt, dass der Prozess würde sonst Wochen dauern.
Gehirne sind nicht leicht zu studieren—das menschliche Gehirn, zum Beispiel, enthält über 80 Milliarden Zellen verbunden über 7000 verbindungen, je nach der neuen Studie in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht. Auch die weit kleineren Fliegen-Gehirne sind eine unglaubliche Herausforderung für die Studie umfassend. Die neue Forschung verbindet zwei Mikroskopie-Methoden, um Bild und untersuchen die Gehirne wie nie zuvor.
“Es ist ein neues Werkzeug für den Versuch, zu verstehen, biologisches Gewebe, und nicht in einer einzelnen Zelle Kontext, aber in einem kompletten multi-zellulären Kontext in hoher Auflösung,” Eric Betzig, der Physiker und Nobelpreisträger arbeitet am Janelia Research Campus des Howard Hughes Medical Institute, sagte Gizmodo.
Die Forscher kombinierten zwei Arten von Mikroskopie, genannt ausbau-Mikroskopie und-Gitter-light-sheet-Mikroskopie, um zu Bild the fly brain. Ausbau-Mikroskopie umfasst das erste Kennzeichnung interessante features in einer Probe mit fluoreszierenden Proteinen und dann die Verknüpfung mit einem polymer-gel. Ein Enzym verdaut das Gewebe, und dann die Wissenschaftler Wasser hinzufügen, wodurch das polymer zu wachsen und behalten die Form, gekennzeichnet durch die fluoreszierenden Proteine. In diesem Fall wurde die Probe um das vierfache.
Aber Bildgebung der erweiterten Fliegen Gehirns erfordern würde etwa 20 Billionen voxels, oder 3d-Pixel, das würde Wochen dauern, für eine Elektronen-Mikroskop-Bild. Das team beschlossen, kombinieren expansion Mikroskopie mit einer anderen bildgebenden Methode, der sogenannten light-sheet-Mikroskopie. Diese verwendet eine dünne, flache Platten aus laser-Licht und Bilder der Probe in flachen Abschnitten, so dass für eine schnellere Verarbeitung, die auch reduziert die Hintergrundgeräusche.
Auch Betzig glaube nicht, dass die Methode auf den ersten, sagte er Gizmodo, aber, wenn er betrachtet die Ergebnisse, er war “schockiert” von der treue der expansion. In der Tat, Sie waren in der Lage zu kombinieren, die Methoden zum erstellen von Bildern mit hoher Auflösung, hinunter zu zehn Nanometern, so das Papier.
Aber die Forschung ist bei weitem nicht in der Lage sein, um ähnliche Bilder von menschlichen Gehirnen, erklärt Betzig. Sie sind Ausweitung der Methode auf (und haben erfolgreich die abgebildeten kleinen Stücke) Maus-Gehirne, aber eine fliege Gehirn gegen Gehirn einer Maus entspricht “, geht aus einer Lehmhütte auf dem Empire State Building”, sagte er.
Die Forscher denken, dass Sie möglicherweise bald in der Lage sein, um Bild mehrere Fliegen Gehirne schnell und mit einer unglaublichen Auflösung. Das ist spannend, vor allem, weil das Gehirn kann je nach der individuellen und der Vergleich der vielen Gehirne potenziell lehren uns mehr über wie diese unglaubliche Kunststücke der Biologie wirklich funktioniert.
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