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以纳米级分辨率成像的完整飞行大脑

对于位于弗吉尼亚州阿什本市的霍华德·休斯医学院的珍妮莉亚研究园区的一组科学家来说,这些数字合起来算是技术第一:成年果蝇大脑的高分辨率数字快照。

Janelia研究小组负责人,神经科学家Davi Bock说,研究人员现在可以追踪整个大脑中任何一个神经元到任何其他神经元的路径。他于2018年7月19日在同事Cell中报告了这项工作。

他说:“这种分辨率使您可以看到神经元之间的连接,因此从未对整个苍蝇大脑进行过成像。”该细节是绘制大脑电路的关键-精确的神经元连接网支撑特定的飞行行为。

珍妮莉亚(Janelia)小组的数据为科学家竞相绘制这些联系提供了新工具。而且,在大脑的记忆中心,数据还揭示了一种新的细胞类型和其他惊喜。“每当您查看具有更高分辨率和完整性的图像时,您都会发现新事物,” Bock说。

苍蝇的心

果蝇或果蝇(Drosophila melanogaster)以在成熟的香蕉周围嗡嗡作响而闻名。但是博克说,这些微小的昆虫异常复杂。“他们可以学习并记住。他们知道哪些地方是安全和危险的。他们有精心设计的求爱和修饰顺序。”

博克想弄清楚这一切如何运作。

果蝇的大脑大约相当于罂粟种子的大小,包含约100,000个神经元(人类有1000亿个神经元)。每个神经元分支成细线的星光,这些细线接触其他神经元的线。神经元通过这些接触点或突触相互交谈,形成密集的通信电路网。

科学家可以使用称为串行截面透射电子显微镜的成像技术查看这些导线和突触。首先,他们用重金属混合物注入苍蝇的大脑。这些金属堆积到细胞膜和突触中,最终标记出每个神经元及其连接的轮廓。然后,研究人员用一束电子击中大脑的一部分,该电子束穿过除金属负载部分以外的所有物体。Bock解释说:“除了X射线撞击骨骼之外,X射线穿过您的身体的方式相同。”

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