Grener av nevroner i en mus cortexImage: Gao et al (Vitenskap, 2019)
Det er nå mulig å avbilde en hel fly hjernen i bare et par dager, ifølge en ny studie—dette høres ut som lang tid, men er faktisk en utrolig bragd, når du mener at den prosessen som ellers ville ta uker.
Hjernen er ikke lett å studere—den menneskelige hjernen, for eksempel, inneholder over 80 milliarder celler koblet via 7,000 tilkoblinger hver, ifølge ny studie publisert i Science. Selv langt mindre fly hjerner er en utrolig utfordring å studere grundig. Den nye forskningen som kombinerer to mikroskopi metoder til bilde og undersøke hjernen som aldri før.
“Det er et nytt verktøy for å prøve å forstå biologisk vev, og ikke i en enkelt celle kontekst, men i en komplett multi-mobil kontekst på høy oppløsning,” Eric Betzig, fysiker og nobelprisvinner i arbeid på Janelia Forskning Campus av Howard Hughes Medical Institute, fortalte Gizmodo.
Forskerne kombinert med to typer mikroskopi, kalt utvidelse mikroskopi og gitter lys-ark mikroskopi, for å avbilde fly hjernen. Utvidelse mikroskopi innebærer først merking interessante funksjoner i en prøve med fluorescing proteiner, og deretter koble dem sammen med en polymer gel. Et enzym som fordøyer vev, og deretter forskere tilsett vann, noe som fører polymer for å vokse og beholder formen preget av fluorescing proteiner. I dette tilfellet, de vokste prøven med fire ganger.
Men imaging utvidet fly hjernen ville kreve ca 20 billioner voxels, eller 3d-punkter, som ville ta uker for et elektron mikroskop til bilde. Teamet bestemte seg for å kombinere utvidelse mikroskopi med en annen bildebehandling metode, kalt lys ark mikroskopi. Dette bruker tynne, flate ark med laser lys og bilder prøven i flate partier, noe som åpner for en raskere prosess som også reduserer bakgrunnsstøy.
Selv Betzig ikke tror metoden vil fungere på første, fortalte han Gizmodo, men når han så på resultatene, han var “sjokkert” av trofasthet av utvidelsen. Ja, de var i stand til å kombinere metoder for å skape høy oppløsning, ned til titalls nanometer, i henhold til papiret.
Men forskningen er ikke på langt nær å være i stand til å opprette lignende bilder av menneskelige hjerne, forklarte Betzig. De er å utvide metoden til (og har blitt fotografert små biter) mus hjernen, men et fly hjernen versus en mus hjernen tilsvarer “kommer fra en mud hytta til Empire State Building,” sa han.
Forskerne tror de kan snart være i stand til image flere fly hjernen raskt og med utrolig oppløsning. Dette er spennende, hovedsakelig fordi hjernen kan variere avhengig av den enkelte, og å sammenligne masse hjerner potensielt kan lære oss mer om hvordan disse utrolig prestasjon av biologi virkelig fungerer.
Deler Denne Historien