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如何利用电子显微镜绘制神经回路

2009-04-15 15:24 未知 未知 阅读 0
核心摘要: 本文介绍了美国科学家如何利用电子显微镜绘制兔眼的神经回路图,揭示了视网膜细胞的结构及其在失明研究中的潜在应用。

据美国《连线》杂志报道,美国的编码人员和神经学家正在合作绘制兔眼的超显微图像,该图像涉及每一个细胞,数据量达到20万亿字节。通过比较正常与损坏视网膜的图像,科学家揭示了导致失明的原因,或许能够找到治愈眼睛损伤的新方法。

这是一项伟大的创新工程,依赖专业软件、电子显微镜和特别锋利的刀具才能完成。如果一切顺利,该科研组将成为第一个制作出哺乳动物眼睛神经回路图的团队。

罗伯特·马克领导的科学家小组希望分享他们的技术。在最新出版的《公共科学图书馆·生物学》(PLoS Biology)杂志上,他们详细列出了用特殊工具绘制感觉器官图并收集数据的方法。该软件是免费的,最终将收集大量数据,成为一种网络应用。以下是这些视觉探索者所使用的工具及他们制作的一些令人震惊的图像。

1. 老鼠视网膜的神经回路

马克的科研小组目前正在绘制兔子眼睛的显微图像,但他们之前的实验是基于老鼠的视网膜。如图所示,老鼠的视网膜包含70多种神经细胞。研究人员利用三种抗体对这些细胞进行染色,以确定每种细胞所感知的内容。

2. 超薄切片机

神经学家在准备各种组织样本进行电子显微镜扫描时,首先用防腐剂戊二醛浸泡这些组织,然后用固体树脂替代组织中的水分。这个过程类似于“人体世界”展览中的干尸制作。树脂成型后,研究人员使用Leica超薄切片机将这些组织切成厚度仅为70纳米的薄片。超薄切片机是一种非常锋利的刀具,能够将物体切割成比可见光最小波长还要细的薄片。

3. 透射电子显微镜

微软公司的工程师詹姆斯·安德森是一位神经学研究生,他能够让透射电子显微镜每天拍摄3000张高度放大的照片。

4. 扫描样本

三个组织样本被放置在电子显微镜的基座上,每个样本已经被扫描超过一千次,以制作成30GB大的图像。经过电子束照射几个小时后,这些组织样本的颜色从新鲜变为黄色,甚至在幻灯片上可以看到这些圆形烧伤印记。这些印记表明了该30GB图像的中心位置。

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