高分辨率全脑染色的新方法

时间：2021-06-13 18:52:03 来源：

新的染色方法关闭了最后一个方法论空白之一：现在可以在鼠标大脑中映射每个神经细胞及其突触。

MAX Planck神经生物学研究人员开发了一种特殊的染色方法，可带来所有神经细胞的重建及其在覆盖范围内的连接。

学习，广泛认为是基于神经细胞之间连接的变化。知道哪些神经细胞连接到哪个其他神经细胞会大大帮助我们理解大脑的作品。因此，科学家长期以来一直在梦想映射然后解码连接，大脑的电路图。随着特殊染色方法的开发，肖恩米卡拉和酒歌丹麦丹麦和Martinsried的Max Planck神经生物学研究所已经结束了最后一个方法论差距之一：如何染色整个大脑。现在，整个鼠标大脑的映射似乎在达到范围内，但即使设备单独设计，数据的收集需要几年，并且可能需要几十年的数据的分析。

自19世纪末首次开始检查显微镜下的神经细胞以来发生了很多。自我探索了健康以及生病的大脑中的解剖学，化学，生理学和细胞生物学。例如，当细胞通过退化疾病与网络与网络断开时，如何思考和感受如何出现如何，例如，仍然不清楚。因此，了解网络的连接并找到所有这些连接是Connectomics的目标。

人脑含有约1000亿细胞到细胞连接。在映射人脑的连接时是真正的科学小说，串行块面扫描电子显微镜和其他成像和分析方法的发展带来了小鼠脑的连接，这比人类在达到范围内3000倍。“一个关键的步骤，仍然缺失，是制备全脑样本”，Shawn Mikula说。在过去的六年里，他一直在染色颗粒染色的鼠标大脑，以便对比度是统一的大脑和追踪大脑电线并检测其突触所需的超结构信息不会被摧毁。以前的染色方法只能可靠地染色相对小的组织样本。但是一旦大脑被占小块，就可以在碎片之间不再追踪神经线，防止后续生成脑宽的地图。旨在染色整个大脑的方法要么过于弱或不均匀地染色，或者它们被摧毁了这种脑结构，因此所有神经细胞连接的重建都是不可能的。

Shawn Mikula和Winfried Denk现在已经向染色的染色方法展示了整个大脑的染色方法。缩写Bropa代表复杂的染色序列和漂洗步骤，包括锇和Pyrogallol解决方案。整个染色过程需要大约四周。“我的耐心非常沉着，因为它直到这个时期结束时，人们知道染色过程的变化是否好或坏”，肖恩米帕拉解释道。但经过大量的等待和炼油后，这两个科学家现在对他们的新方法感到满意：“我们的结果表明，米卡拉说，可以可靠地遵循单一轴突，并通过吹皱的小鼠脑中的连续块面部扫描电子显微镜识别突触”。这支球队的一项重要成功，因为Winfried Denk发明了十多年前的连续块面扫描电子显微镜，并考虑到这一目标。

“我们现在是与电子显微镜下的所有细胞和连接的全部电池和连接的目标更接近我们的目标，解释了Max Planck神经生物学研究所的董事。一旦新一代，如果仪器进行交付和测试，计划需要一年多，科学家们打算启动该项目。德克说：“我估计只是收集数据的时间将需要大约两年半。在这段时间内，将生成大约40个数据的数据。“我们将以某种方式管理存储，这是我们仍然担心的分析”，添加了mikula。到目前为止，结果表明，自动化计算机程序可以非常可靠地识别吹覆突触突触和细胞体。但甚至罕见的休息将使神经纤维不可接受的分散。“我相信，我们作为一个领域，将能够解决这一领域，”丹麦人表示“。针对人类基因组的解密背景，这实际上并不听起来不太可能：当在20世纪70年代中期解码第一DNA切片时，整个人类基因组的测序最初似乎现在是不可能的，因为现在是整个人类脑的Concinicomic映射。

出版物：Shawn Mikula＆Winfried Denk，“电子显微电路重建的高分辨率全脑染色”自然方法（2015）; DOI：10.1038 / nmeth.3361

图像：神经生物学的MPI / s. mikula

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