新显微镜技能明晰重现大脑杂乱网络

  科技日报讯 （记者张佳欣）人脑是由数十亿个神经细胞构成的错综杂乱的网络，不断处理着各种信号，使人们能认知、考虑、回想或进行身体活动。要了解这个杂乱的网络，就需要准确调查这些神经细胞是怎么摆放和衔接的。奥地利科学技能研究所（ISTA）和谷歌研究院团队开发的一种新式显微镜技能“LICONN”（根据光学显微镜的衔接组学），为揭开大脑奥妙供给了助力。相关论文5月7日发表于《天然》杂志。

  LICONN可以重现脑安排以及神经元之间的一切突触衔接。它使用规范光学显微镜进行图画收集，并将杂乱的分子机制与神经元结构可视化。它就像一个“拼图高手”，将每个突触衔接正确地与其对应的神经元相连，组装出杂乱的大脑网络。

  要取得高明晰细节，分辨率有必要极高，在几十纳米左右。为此，团队使用了水凝胶的化学和物理特性。水凝胶能吸水胀大，但胀大进程遭到严控。他们将大脑安排嵌入水凝胶中。细胞成分与水凝胶相连，使细胞的精密超微结构被印在水凝胶上，保存下来以供显微镜调查。

  传统光学显微镜的分辨率一般为250—300纳米，新技能将有用分辨率提高了16倍，达到了20纳米以下。

  与此同时，谷歌的人工智能技能能在更大范围内自动识别神经元及其杂乱结构，使重建一切细胞成分这一艰巨使命变得切实可行。

  经过遵从这一全面的流程，团队创建了大脑网络的3D烘托图，不只准确地重现大脑安排，还可视化了神经元衔接和网络。他们表明，LICONN使科学家离拼装出哺乳动物大脑图更近了一步，也有助于更好地了解大脑在健康和疾病状态下的功用。