Nat Comm | 多尺度成像方法融合構(gòu)建大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)亞細胞圖譜
原創(chuàng)?圖靈基因?圖靈基因?2022-06-19 07:03?發(fā)表于江蘇
收錄于合集#前沿分子生物學技術(shù)
對生物組織進行更好的成像通常會導致更深入的了解♀剩現(xiàn)在教寂，科學家們已經(jīng)開發(fā)出一種結(jié)合了七種成像方法的方法乾忱，包括體內(nèi)成像逮壁、同步輻射X射線和體積電子顯微鏡。該方法稱為基于傳播的相位對比（SXRT）的同步輻射?X?射線計算機斷層掃描憾筏，用于對小鼠大腦的兩個不同區(qū)域——嗅球和海馬體進行成像件相。SXRT提供亞細胞水平的環(huán)境檩坚，同時還捕獲有關(guān)周圍環(huán)境的信息。該技術(shù)可以應用于大腦的其他區(qū)域或身體的某些部位崇猫，使科學家能夠更詳細地了解許多不同的生物結(jié)構(gòu)和組織沈条。
這項工作發(fā)表在《Nature Communications》上的一篇題為“Functional and multiscale 3D structural investigation of brain tissue through correlative in vivo physiology, synchrotron microtomography, and volume electron microscopy”的文章中。
“我們的方法提供了一種可靠的方法诅炉，可以克服不同尺度成像結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)蜡歹∥堇澹”Francis Crick研究所感覺回路和神經(jīng)技術(shù)實驗室首席實驗室研究科學家Carles Bosch博士指出，“我們相信月而，這將成為研究哺乳動物大腦中神經(jīng)回路以及其他組織的結(jié)構(gòu)和功能的強大工具汗洒。”
研究人員使用體內(nèi)鈣成像技術(shù)來可視化大腦特定區(qū)域的神經(jīng)元景鼠，并觀察當小鼠暴露于氣味時仲翎，哪些神經(jīng)元處于活躍狀態(tài)。在對小鼠實施安樂死后铛漓，使用各種方法對腦組織樣本進行成像溯香，包括同步輻射X射線斷層掃描，該方法可以捕獲長達數(shù)毫米的樣本浓恶。這個尺度足以讓科學家們看到整個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)玫坛，也足以讓科學家們看到特定細胞或其他結(jié)構(gòu)在更廣泛的樣本環(huán)境中所處的位置。重要的是包晰，這種方法不會損壞樣本湿镀，因此可以使用另一種技術(shù)再次對其進行成像。
然后伐憾，研究人員選擇了特別感興趣的區(qū)域進行電子顯微鏡成像勉痴，以高分辨率捕捉復雜的細節(jié)。在某些目標區(qū)域树肃，這可以繪制小至10 nm的細節(jié)蒸矛，使研究人員能夠看到像連接神經(jīng)元的單個突觸這樣的微小結(jié)構(gòu)。
更具體地說胸嘴，他們寫道雏掠，在嗅球中，“結(jié)合SXRT和SBEM可以消除體內(nèi)指定的感興趣區(qū)域的歧義劣像∠缁埃”并且，在海馬體中耳奕，“CA1a中的淺層錐體神經(jīng)元顯示出比深層錐體神經(jīng)元密度更大的棘突绑青。”
利用計算機算法屋群，他們將結(jié)果結(jié)合起來时迫，繪制出他們所研究的大腦部分的結(jié)構(gòu)和功能的完整圖譜，最大可達幾立方毫米谓晌。
“我們對將這種方法應用于大腦很感興趣掠拳，在大腦中收集有關(guān)長度為幾毫米的整個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信息以及有關(guān)特定神經(jīng)元和突觸的信息非常重要≈饺猓”Crick感覺回路和神經(jīng)技術(shù)實驗室負責人Andreas Schaefer博士說溺欧，“但它在其他領(lǐng)域也有很大的潛力喊熟，如癌癥生物學，研究人員旨在了解更廣泛腫瘤背景下特定細胞的活性姐刁〗媾疲”
