憑借引進細菌,、珊瑚與水母的基因，科學家們給實驗鼠原本紅色的大腦染上五顏六色，以期厘清神經(jīng)腦細胞建立聯(lián)絡的主道與支線。這項被稱為“腦虹”的新技術(shù)公布在11月1號的《自然》雜志上,。它的發(fā)明者，哈佛大學的專家們認為,，這將使科學家能夠建立大腦神經(jīng)網(wǎng)絡的詳盡圖表,，有助于對大腦工作方式進行深入研究。
在此之前,，顯示神經(jīng)元細胞的技術(shù)最多只能使用兩種顏色，這就是高爾基染色法,。至今仍在使用的高爾基染色法由意大利醫(yī)師于1876年創(chuàng)立并發(fā)展,，該法每次都將全部神經(jīng)元細胞涂以顏料，但結(jié)果是只能使很少一部分成功染色。
相比之下,，“腦虹”技術(shù)可使研究者們一次就給幾百神經(jīng)元細胞成功染上90多種區(qū)別分明的顏色,。應用遺傳再結(jié)合技術(shù)，研究者們首先將色素基因與DNA打包并將其插入可孕育成老鼠的細胞基因組,，隨著細胞的分裂,、老鼠胚胎的形成，這些色素基因也隨之分裂生長,。為激活這些色素基因,，研究人員再將一種來自細菌的重組基因植入老鼠細胞。通過在老鼠的不同部位或不同發(fā)育階段使用色素基因,，科學家們就可以對不同類型的細胞涂上不同的顏色,。
研究小組成員杰夫·利希曼解釋稱，“腦虹”技術(shù)“就像彩電顯示器用紅色,、綠色與藍色組合制造出各種顏色一樣,，存于神經(jīng)元細胞內(nèi)3種甚至更多的熒光蛋白質(zhì)通過化合就可生成多種色彩。”不同的是,，“腦虹”技術(shù)采用的是“青,、紅、黃”3種基因色素,。紅基因色素來源于珊瑚,，而青色素與藍色素則是由水母中的綠色熒光色素加工而成。染色后的切片圖片看似一幅抽象畫,，既絢麗美觀又頗具科研價值,。研究小組透露，他們已使用該技術(shù)觀測老鼠的神經(jīng)系統(tǒng),，并觀察到了一些有趣的且未被人發(fā)現(xiàn)過的神經(jīng)元細胞分布模式,。
較高爾基法而言，“腦虹”技術(shù)也存在一些缺點,。被施以“腦虹”的老鼠大腦看起來仍和普通的一樣,，那些豐富的顏色必須在熒光顯微鏡下才會顯現(xiàn)，這種顯微鏡非常昂貴,，價值幾十萬美金,，而高爾基法的染色切片使用普通顯微鏡即可觀測；另一個局限性是,，該技術(shù)只能應用于基因改造過的或轉(zhuǎn)基因的動物,，目前科學家們的選擇只有老鼠，高爾基法卻適用于任何動物,，包括人類,。
盡管有以上缺陷,，但畢竟“腦虹”技術(shù)為神經(jīng)細胞學家們展示了一幅更為完整的大腦圖景。
一個多世紀以前,，Ramón Y Cajal利用高爾基神經(jīng)細胞染色打開了現(xiàn)代神經(jīng)生物學的大門：通過對少量神經(jīng)細胞進行染色,，以前看不見的軸突和樹突在其通過周圍組織時就可以被看到。但高爾基染色只能以一種顏色標記少量細胞?，F(xiàn)在,，來自哈佛大學的一個小組開發(fā)出一種方法，該方法能夠使一個腦回中的很多不同細胞同時被看到,。這種被稱為“Brainbow”的方法可用不同顏色對數(shù)百個神經(jīng)細胞各自染色,，從而生成一個詳細的神經(jīng)回路圖。該技術(shù)不僅能推動在正?；虿B(tài)腦中的測繪工作,，而且還有可能應用到其他復雜細胞群中，如免疫系統(tǒng)中,。本期封面所示為用“Brainbow”方法染色的小鼠海馬體的一部分,。齒狀回（下部）的多顏色神經(jīng)細胞在拱形的CA1區(qū)域的細胞下面，而大腦皮質(zhì)的神經(jīng)細胞可以看到在上面閃動,。
