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Science:新办法提醒年夜脑白质中的神经连贯细节

起源:本站原创 2021-10-10 13:31

2021年10月10日讯/100医药网BIOON/---人类的年夜脑是一个继续不时的运动场合,它的860亿个神经细胞(神经元)将电旌旗灯号从年夜脑的一个区域发送到另一个区域。这些旌旗灯号沿着白质纤维---一个由线状纤维构成的迷宫---传达,终极发生了一切的年夜脑功效。提醒神经元之间的这些线状公路始终是神经迷信的一个恒久挑战。现有的在细胞程度上绘制这种神经回路的办法要么仅限于植物

2021年10月10日讯/BIOON/---人类的年夜脑是一个继续不时的运动场合,它的860亿个神经细胞(神经元)将电旌旗灯号从年夜脑的一个区域发送到另一个区域。这些旌旗灯号沿着白质纤维---一个由线状纤维构成的迷宫---传达,终极发生了一切的年夜脑功效。提醒神经元之间的这些线状公路始终是神经迷信的一个恒久挑战。现有的在细胞程度上绘制这种神经回路的办法要么仅限于植物研讨,要么必要高度业余化的设备进行数据采集和处置。

在一项新的研讨中,以色列耶路撒冷希伯来年夜学神经迷信家Aviv Mezer传授和Roey Schurr博士开辟出一种绘制和可视化察看这些神经纤维的新办法。他们应用了一种曾经存在了近140年的技术,不外这种技术之前从未被用于研讨年夜脑白质的纤维构造。相关研讨成果于2021年10月7日在线颁发在Science期刊上,论文题目为“The glial framework reveals white-matter fiber architecture in human and primate brains”。

恒久以来,神经元自身始终在使用紫色的Nissl染色剂(Nissl stain)进行研讨---这种染色剂是由德国医迷信生Franz Nissl在19世纪80年月创造的。它在神经元染色中的利用彻底改动了咱们对年夜脑皮层的懂得。然而,Mezer和Schurr是初次使用Nissl染色的年夜脑切片来提醒白质中的神经纤维通路。

年夜脑的白质次要由神经纤维和一组称为胶质细胞(glia)的细胞构成。这些胶质细胞在此之前在很年夜水平上被漠视了,被以为是年夜脑中相称不紧张的空间添补物---现实上它们的名字“胶质细胞”来自于古希腊语,意思是“胶水”。当Schurr作为博士生退出Mezer的试验室时,他决议看一些Nissl染色的脑组织的图片。Schurr说,“这只是猎奇心。教科书上有好多插图,但我想相识年夜脑白质毕竟是什么样子的。”

令Schurr诧异的是,他注意到这些胶质细胞造成了一种短列的形式。此外,这些胶质细胞分列仿佛与局部的神经纤维一致。Schurr说,“咱们做了一次彻底的文献审查,发现1992年的一篇论文曾经描写了这种胶质细胞组织,然则这一发当初咱们的畛域没有获得应有的存眷。”

Nissl ST成像:1.左上:在人类年夜脑半球的单个切片上使用Nissel ST技术的成果。咱们可以看到神经纤维取向图(偏向依据左边的半圆进行色彩编码)。2.右上:称为胼胝体的白质束中神经纤维取向图的缩小图。3.第一行:沿白质束分歧地位的Nissl染色图像。染色的胶质细胞分列在每个地位的取向分歧。4.最上面一行:咱们的办法选择的这些取向复原底层的纤维取向。图片来自Roey Schurr/Hebrew University。

尔后,Schurr展开了其他方面的研讨,然则比来,他又回到了他所做的那项不寻常的察看。Mezer和Schurr认识到,通过使用图像处置畛域的复杂盘算对象,他们可以应用形式化的细胞组织来提醒白质构造。Mezer说,“当咱们第一次将这种技术利用于Nissl染色的年夜脑切片时,我觉得十分诧异。在Nissl染色的图片中,白质呈隐约平均的外观。利用一些盘算对象后,突然呈现了一张黑色图片,刻画始终暗藏在那边的白质纤维的精密构造。咱们立刻意识到这是迷信家们在白质研讨中始终在寻觅的一块紧张拼图。”

这种被Mezer和Schurr称为Nissl-ST(Nissl-based Structure Tensor)的技术可以用于任何颠末Nissl染色的年夜脑切片中的白质。因为Nissl染色是脑迷信中最罕用的染色剂,活着界各地都可以找到好多这种染色剂,包含高分辩率染色脑切片的数字化数据集和开源图谱。

Mezer总结说,“Nissl-ST的利用关于将来研讨正常年夜脑发育、苍老和影响白质的病理状态(如神经变性和精力决裂症)中的白质有很年夜的后劲。”(100医药网 100yiyao.com)

参考材料:

Roey Schurr et al. . Science, 2021, doi:10.1126/science.abj7960.

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