在新電腦技術的幫助下，科學家們正著手繪制一個完整的果蠅大腦神經(jīng)元圖譜,?？茖W家希望能通過這項研究弄清楚這些神經(jīng)元細胞之間是如何進行協(xié)調(diào)工作的，以便為未來研究人類大腦中神經(jīng)元細胞提供一個有力的工具,。
據(jù)《連線》網(wǎng)站報道,，最近在新電腦技術的幫助下，科學家們正著手繪制一個完整的果蠅大腦神經(jīng)元圖譜,?？茖W家希望能通過這項研究弄清楚這些神經(jīng)元細胞之間是如何進行協(xié)調(diào)工作的，以便為未來研究人類大腦中神經(jīng)元細胞提供一個有力的工具,?？茖W家們預計，整個果蠅大腦中的神經(jīng)元大約有10萬個,。
這項研究是由來自美國弗吉尼亞州阿士伯恩霍華德 休斯醫(yī)學研究所珍妮莉婭法姆研究學院的彭漢川（音譯）負責完成,。在4月8日舉行的第51屆年度果蠅會議上，彭漢川表示,，“在果蠅的大腦中,，我們看到了很多非常漂亮和復雜的神經(jīng)元構造。如果你在高分辨率顯微鏡下看這些神經(jīng)元，你會看到此前從未見到過的景象,，從中你會得到一些新的啟發(fā),。”
彭漢川和其同事發(fā)明了一種新的研究方法。他們使用一種特殊的激光對果蠅的大腦進行照射,，在這種激光的照射下神經(jīng)元會發(fā)光,，研究人員對其拍照后進行照片合成。在將數(shù)千張這種來自不同果蠅大腦的數(shù)碼照片進行合成后,，研究人員繪制出了一張地圖,，這張地圖清晰的展現(xiàn)了這些大腦中的神經(jīng)元是如何聯(lián)系在一起的。雖然整個地圖還沒有全部繪制完成,，但是研究人員表示會在接下來的工作中逐步添加更多的照片,。
東南大學遺傳學專家謝維（音譯）稱，這種對神經(jīng)元之間的連接方式進行大規(guī)模集中研究對“將來非常重要”,。弄清楚所有神經(jīng)元之間如何協(xié)調(diào)工作比研究大腦中一個細胞和另一個細胞是如何連接更有意義,，“僅僅一個神經(jīng)元是不夠的”。
彭漢川稱,，“在接下來幾年里,，我們想要做的是往這個地圖中添加更多的神經(jīng)元圖片。”他將這項工作比喻稱谷歌地圖,，“如果你把果蠅的大腦想象成地球,，那么這些神經(jīng)元就是地球上的街道。我們要在地球上標志出很多很多的街道,。”
彭漢川和他的同事已經(jīng)開始對之前繪制好的的果蠅大腦地圖進行梳理，并與其他種類的蒼蠅大腦進行對比,，希望能從中發(fā)現(xiàn)一些有趣的特征,。研究人員發(fā)現(xiàn)，就大部分而言,，每種蒼蠅大腦中的神經(jīng)元連接通道構造并沒有太多的不同,。不過，同一個蒼蠅大腦中神經(jīng)元的形狀卻會出現(xiàn)明顯的不同,。彭漢川舉例稱,，果蠅大腦中有一個叫橢圓體結構的部位，這個部位里的神經(jīng)元彼此之間形狀就各不相同,，“這非常有意思”,。有的神經(jīng)元像向內(nèi)伸縮像一個圓圈，有的則向外擴展像一把鎖上插了一把鑰匙,。研究人員稱,，這只是初步的研究成果，但是這種此前從未發(fā)現(xiàn)過的差別也意味著,，這些細胞之間有著完全不同的功能,。(生物谷Bioon.com)
生物谷推薦原文出處：
Nature Biotechnology Volume:28 doi:10.1038/nbt.1612
V3D enables real-time 3D visualization and quantitative analysis of large-scale biological image data sets
Hanchuan Peng,Zongcai Ruan,Fuhui Long,Julie H Simpson& Eugene W Myers
Affiliations
Janelia Farm Research Campus, Howard Hughes Medical Institute, Ashburn, Virginia, USA.
Hanchuan Peng, Zongcai Ruan, Fuhui Long, Julie H Simpson & Eugene W Myers
Contributions
H.P. designed this research and developed the algorithms and systems, did the experiments and wrote the manuscript. Z.R. and F.L. helped develop the systems. J.H.S. provided raw images for building the neurite atlas. E.W.M. supported the initial proposal of a fast 3D volumetric image renderer. E.W.M., F.L. and J.H.S. helped write the manuscript.
The V3D system provides three-dimensional (3D) visualization of gigabyte-sized microscopy image stacks in real time on current laptops and desktops. V3D streamlines the online analysis, measurement and proofreading of complicated image patterns by combining ergonomic functions for selecting a location in an image directly in 3D space and for displaying biological measurements, such as from fluorescent probes, using the overlaid surface objects. V3D runs on all major computer platforms and can be enhanced by software plug-ins to address specific biological problems. To demonstrate this extensibility, we built a V3D-based application, V3D-Neuron, to reconstruct complex 3D neuronal structures from high-resolution brain images. V3D-Neuron can precisely digitize the morphology of a single neuron in a fruitfly brain in minutes, with about a 17-fold improvement in reliability and tenfold savings in time compared with other neuron reconstruction tools. Using V3D-Neuron, we demonstrate the feasibility of building a 3D digital atlas of neurite tracts in the fruitfly brain.
