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科學家**利用DNA條形碼成功繪制出大腦的連接圖譜2020-07-21 11:20
一項刊登在國際雜志Cell上的研究報告中,來自冷泉港實驗室等機構的科學家們通過研究成功利用DNA測序技術有效繪制出了大腦不同區域之間的遠程連接圖譜,相比傳統基于顯微鏡的方法而言,這種新方法能夠明顯降低繪制大腦廣泛連接圖譜的成本。 研究者Longwen Huang博士表示,神經科學家們需要解剖學圖譜來理解大腦中的信息如何從一個區域流向另一個區域,繪制大腦不同部位的細胞連接圖譜(即大腦連接組,connectome)就能幫助揭示神經系統如何加工信息,以及錯誤的連線如何誘發精神性疾病等其它疾病,繪制這些圖譜既昂貴又費時,需要科學家們大量的努力,而這對于很多研究團隊而言也是遙不可及的。 通常情況下研究人員利用熒光標簽來追蹤神經元的路徑,其能突出單個細胞是如何通過錯綜復雜的神經網絡來找到并連接其目標的,但是適合這項工作的熒光標簽調色板往往非常有限,研究人員將不同顏色的染料注射到大腦的2-3個區域中,隨后追蹤這些區域的連接情況;研究人員可以重復這個過程并針對新的區域,并且可視化觀察額外的連接情況,為了開發出一種全面的大腦連接地圖,這一過程就需要做幾百次,而且每次都需要使用新的研究動物。 研究者表示,這種稱之為BRICseq(全腦單一動物連接組測序,brain-wide individual animal connectome sequencing)的技術或許就能采用一種不同的方法,如今研究者不再需要使用顏色來標記大腦區域和其投射區域了,而是使用核苷酸序列來對其進行標記,將DNA密碼的四個字母組成簡短的“條形碼”實際上就能夠產生無限多的標簽,從而就能有效區分不同的細胞,當被標記后,研究人員就能利用DNA序列來分析大腦組織中的小片段,并能解釋每個重復出現的條形碼作為細胞連接的信號。 相比研究者在科學研究中使用的顏色相比,條形碼的多樣性非常高,因此如今研究人員就能給每個動物大量的神經元和大腦區域貼標簽,并能利用這些條形碼來繪制出多個大腦區域的投影。最后研究者表示,這種名為BRICseq的新型技術能夠準確繪制出小鼠大腦中不同區域之間連接的圖譜,這一方法或許還能廣泛用于對其它有機體進行研究。 |