STED显微镜实现活体小鼠 脑高清楚成像

探讨庞杂的 脑构造是为了可以或许破解 脑的功效机制——来自马克斯-普朗克生物物理化学研讨所的StefanHell研讨小组朝这一目的迈进了主要的一步。应用Hell开辟的STED显微镜，科学家们初次胜利地拍摄下了活体小鼠 脑中的具体图像。以前所未有的低于70纳米的分辩率捕捉的图像，使得神经细胞间互相沟通的渺小构造也得以浮现出来。STED显微镜的运用为神经学家破解 脑中的根本进程开拓了很多新可能性。这一结果揭橥在2月3日的《科学》(Science）杂志上。

天天伟大数目的信息不仅仅是穿过我们的信息高速高路；我们的 脑还必需对这些海量的数据进行处置。为了到达这一请求， 约会有1000亿个神经细胞分离与临近的数千个神经细胞树立接洽，经由过程接触位点——突触进行完全的数据交流。只有当神经细胞在准确的时光点和准确的地位经由过程如许的接触位点互相沟通， 脑能力准确完成它的各类庞杂义务：弹奏难度很 的钢琴曲，进修玩杂耍，或记住多年未见的熟人的名字。

经由过程不雅察它们的工作，我们可以获得 脑中这些主要接触位点更多信息。新突触在何时何地形成，为什幺它们会在别处消逝？这并不轻易肯定，因为当前关于活体神经细胞的具体信息都是研讨人员应用光学显微镜不雅察获得的。因为光的衍射现象，接近于200纳米的构造浮现出来就是一个隐约的点。马克斯-普朗克生物物理化学研讨所的StefanHell和研讨小组开辟的STED显微镜是一项可冲破这一分辩率限制的新技巧。其采取一种简略的策略：将阴郁中地位接近的元件放置在特别的激光束下，使它们可以或许依次，而非同时发射荧光，从而可以加以区分。应用这一技巧，Hell的研讨小组将分辩率进步到了传统光学显微镜的10倍。STED显微镜可运用于从资料学研讨到细胞生物学等普遍范畴。在这一显微镜下，可获得对细胞造就物和组织样品奇特看法。单个神经细胞的及时视频证实微型的囊泡递质在长神经细胞末尾产生了迁徙。

1年前的一个大志勃勃的欲望——在高分辩率下纳米规模内实现对活体生物体的研讨——现在变为了实际。应用STED显微镜直接不雅察活体小鼠的 脑，Hell和他的研讨小组次获得了小鼠 脑上皮层的神经细胞图像。

“应用我们STED显微镜，我们可以清晰地看到活体小鼠 脑中神经细胞精致的突触构造。70纳米的分辩率使得我们可以或许随意马虎就辨认出这些蘑菇头形的树突棘，”Hell说明说。它们是到今朝为止获得对于 脑中这些根本的接触位点最清楚的图像。“为了使它们可见，我们对小鼠进行了遗传润饰，使它们的神经细胞生成了 量的黄色荧光卵白。我们不雅察到这些卵白迁徙到了神经细胞的分支，甚至是最小、最精致的构造中，”Hell’部分的博士后研讨人员KatrinWillig说。

这些用于试验的遗传润饰小鼠起源于马克斯-普朗克试验医学研讨所的FrankKirchhoff研讨团队。在对神经细胞进行的7-8分钟的成像进程中，研讨人员获得了一些惊人的发明：树突棘头部可以或许移动便转变它们的外形。

“在将来，这些超精致动态成像甚至可以显示出这些接触位点某些卵白质的散布情形，”Hell弥补说。Hel研讨小组愿望经由过程应用这些越来越精致的 脑构造图谱，可以或许在分子程度上说明突触的构成和功效。此外，这些看法也可以或许有助于更好地懂得突触功效异常所导致的疾病，例如自闭症和癫痫等。