在新電腦技術(shù)的幫助下,，科學(xué)家們正著手繪制一個(gè)完整的果蠅大腦神經(jīng)元圖譜,。科學(xué)家希望能通過(guò)這項(xiàng)研究弄清楚這些神經(jīng)元細(xì)胞之間是如何進(jìn)行協(xié)調(diào)工作的,，以便為未來(lái)研究人類大腦中神經(jīng)元細(xì)胞提供一個(gè)有力的工具,。
據(jù)《連線》網(wǎng)站報(bào)道,，最近在新電腦技術(shù)的幫助下,，科學(xué)家們正著手繪制一個(gè)完整的果蠅大腦神經(jīng)元圖譜,。科學(xué)家希望能通過(guò)這項(xiàng)研究弄清楚這些神經(jīng)元細(xì)胞之間是如何進(jìn)行協(xié)調(diào)工作的,，以便為未來(lái)研究人類大腦中神經(jīng)元細(xì)胞提供一個(gè)有力的工具,?？茖W(xué)家們預(yù)計(jì),，整個(gè)果蠅大腦中的神經(jīng)元大約有10萬(wàn)個(gè)。
這項(xiàng)研究是由來(lái)自美國(guó)弗吉尼亞州阿士伯恩霍華德 休斯醫(yī)學(xué)研究所珍妮莉婭法姆研究學(xué)院的彭漢川（音譯）負(fù)責(zé)完成,。在4月8日舉行的第51屆年度果蠅會(huì)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(fù)雜的神經(jīng)元構(gòu)造,。如果你在高分辨率顯微鏡下看這些神經(jīng)元,，你會(huì)看到此前從未見(jiàn)到過(guò)的景象,，從中你會(huì)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(duì)果蠅的大腦進(jìn)行照射，在這種激光的照射下神經(jīng)元會(huì)發(fā)光,，研究人員對(duì)其拍照后進(jìn)行照片合成,。在將數(shù)千張這種來(lái)自不同果蠅大腦的數(shù)碼照片進(jìn)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(gè)地圖還沒(méi)有全部繪制完成，但是研究人員表示會(huì)在接下來(lái)的工作中逐步添加更多的照片,。
東南大學(xué)遺傳學(xué)專家謝維（音譯）稱,，這種對(duì)神經(jīng)元之間的連接方式進(jìn)行大規(guī)模集中研究對(duì)“將來(lái)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(gè)細(xì)胞和另一個(gè)細(xì)胞是如何連接更有意義,，“僅僅一個(gè)神經(jīng)元是不夠的”,。
彭漢川稱，“在接下來(lái)幾年里,，我們想要做的是往這個(gè)地圖中添加更多的神經(jīng)元圖片,。”他將這項(xiàng)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(biāo)志出很多很多的街道,。”
彭漢川和他的同事已經(jīng)開(kāi)始對(duì)之前繪制好的的果蠅大腦地圖進(jìn)行梳理，并與其他種類的蒼蠅大腦進(jìn)行對(duì)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(gòu)造并沒(méi)有太多的不同。不過(guò),，同一個(gè)蒼蠅大腦中神經(jīng)元的形狀卻會(huì)出現(xiàn)明顯的不同,。彭漢川舉例稱，果蠅大腦中有一個(gè)叫橢圓體結(jié)構(gòu)的部位,，這個(gè)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(gè)圓圈,，有的則向外擴(kuò)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(guò)的差別也意味著,，這些細(xì)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.
