近日，一项发表于国际顶级期刊《Cell》上的研究论文中，来自哈佛大学等机构的研究者成功在纳米尺度上对小鼠大脑的一部分进行了综合成像，揭示了学习如何改变大脑结构的机制，为理解神经可塑性提供了新见解。

研究中，科学家对小鼠大脑进行了高分辨率图像采集并进行了流水线式分析。通讯作者Lichtman表示，令人惊奇的是，轴突通常会在相同的树突位置形成两个、三个甚至更多的突触。传统观点认为，树突棘（dendritic spines）可以尽可能多地收集来自不同轴突的神经元信息，但本研究发现，在许多情况下，同一轴突会在相同的树突位置寻找不同的树突棘。

研究者指出，多个接触点的轴突可以与树突进行高效交流，因为它们之间存在紧密联系。进一步研究发现，某些轴突可以在相同的树突附近形成多个突触。此外，研究还发现树突棘的形状并非由轴突的电活动决定，这与传统看法相反。树突棘可以从长膜状结构变为粗短结构，传统认为轴突电活动可促进这种成形，但由于同一轴突上存在多个不同形状的树突棘，它们需要相同的电活动，因此电活动并非唯一决定因素。

研究人员利用电子显微镜捕捉组织成像，并通过多层切片方法追踪细胞，从而能够将轴突、树突和突触重建为三维图像。这些图像可用于构建数据库，以研究神经元连接性。本研究对40×40×40微米的大脑结构进行了成像，重建了一个仅1500立方微米的区域，相当于小鼠大脑的三十亿分之一。

在这个微小区域中，研究者发现了1500个提供轴突和树突的神经元细胞，数量惊人。这些神经细胞形成了大量大脑区域，构建了哺乳动物大脑中复杂的神经网络。本研究深入剖析了小鼠大脑的结构，为未来解析大脑奥秘奠定了基础。