大脑地图

时间:2023-07-29 07:31:48编辑:奇事君

截至目前,研究者已绘制出六个人的大脑地图,并在每个大脑中的700个位置记录了2万个蛋白质编码基因的活动。这些资料量十分庞大,科学家才刚开始解读。他们估计人类DNA里的基因有84%都在成人大脑内的某个地方活动(心脏或胰脏等功能较单纯的器官,运作所需的基因则少得多)。以他们研究的700个位置来说,每个位置的神经元都会启动一组特定的基因。他们针对大脑里的两个区域进行初步研究,比较了已知会影响神经元作用的1000个重要基因。结果这些基因在这六个大脑中活化的区块几乎一模一样,大脑仿佛是一片精致繁复的基因地貌,每个部位各有不同组合的基因在执行任务。而许多大脑疾病的秘密可能就藏在这片地貌中,随着特定基因异常的活化或停止活动而发生。

艾伦大脑地图集的所有资料都发表在网路上,让其他科学家可以用特制软体自行浏览,也因此有了新的发现。举例来说,一个巴西研究团队利用线上资料研究一种称为法氏病的脑部病变,这种严重的疾病会钙化大脑深处的区域而导致患者失智。有几起法氏病的病例已查出与基因SLC20A2的突变有关。科学家从线上大脑地图中发现SLC20A2最活跃的区块,正好是法氏病对大脑的主要影响范围。

在所有大脑显像的新技术中,也许最值得注意的是由史丹佛大学神经科学家兼精神病学家卡尔.戴瑟罗和他的同侪所研发的技术。为了看见大脑,他们先让它消失。

我造访戴瑟罗的实验室时,大学部的珍妮尔.沃勒斯带我到工作台旁,上头有半打烧杯静置在泡沫塑胶盘上。她取出一个烧杯,指着杯底葡萄大小的老鼠大脑给我看。但与其说我看到那个大脑,不如说我是看穿它,因为它几乎就像玻璃弹珠一样透明。

不用说,无论是人类或老鼠,正常的大脑绝不会是透明的,因为有脂肪和其他不透光的复合物包覆着大脑细胞。这就是为什么卡哈尔得将神经元染色才看得见,也是为什么里克特曼的团队和艾伦研究所的科学家要将大脑切成薄片来观察其内部。透明大脑的优点就在于可以保持其完整,但仍能窥见其内部运作。戴瑟罗和团队中的博士后研究员郑光勋开发了新方法:以透明分子取代大脑中不透光的化合物。他们以这个方法让老鼠大脑透明化后,再将大脑浸泡在标记用的萤光化学剂里,这种化学剂只会附着在某几种蛋白质上,或追踪两个相隔遥远的神经元连结途径。然后,研究人员会洗掉化学剂再加入另一组化学剂来显示另一种神经元的位置及结构——相当于将原本无解的神经回路一一解开。「不必剖开大脑也可以观察里面的回路,」戴瑟罗说。

要让神经科学家感到惊奇并不容易,但戴瑟罗这个名为「明晰法」的技术却让他的同事大感佩服。「棒呆了,」艾伦研究所的科技长克里斯多夫.寇克表示。韦登称这项研究「令人叹为观止……在这个领域里独一无二」。

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