2013年,歐盟和美國陸續(xù)宣布了腦計劃,人類開始向最神秘的大腦正式進軍,但很多科學家對于此計劃都不太樂觀,因為腦結構和之間的聯(lián)系實在是太復雜了。
現(xiàn)在對于神經(jīng)科學研究的利器也缺乏,就好像愚公移山一般,但隨著兩項劃時代的研究利器的誕生(光遺傳學+CLARITY技術),無疑給了科學家在征服大腦之路打了一支毛花苷C!
更巧的是,這兩項逆天的技術皆出自一人之手—KarlDeisseroth,且兩項技術各不相干!對于這兩件研究利器,在這兒,我只能對KarlDeisseroth說三個字:不要停!
2014年7月31日的Cell雜志上,來自加州理工學院生物學和生物工程的BinYang博士等人帶來了升級版的CLARIT(透明)技術,即為PACT(passiveclaritytechnique,被動透明技術),PACT技術主要基于CLARITY技術,將CLARITY技術推向了另一個高度。
如果不了解神經(jīng)科學的讀者,也許會一頭霧水,什么是CLARITY技術?簡單來說,CLARITY技術就是一種把不透明的組織器官或胚胎變?yōu)橥该鞯氖侄?,開啟了神經(jīng)科學的另一項新紀元,可以觀察到整個無損的神經(jīng)網(wǎng)絡3D影像,包括復雜的神經(jīng)網(wǎng)絡。
在此之前,如果要觀察大腦復雜的結構,就得像便秘一樣一片一片切開腦組織,然后就鏡下觀察,然后將切片圖片整合在一起形成腦組織的立體的影響。
這不僅費時費力還不討好,因為會在切片過程中可能破壞精細的神經(jīng)細胞或者結構,這樣的結果也不準確,而CLARITY技術很好的解決了這一問題。
CLARITY技術為使用水凝膠這種材料來固定神經(jīng)元的蛋白質(zhì)、神經(jīng)遞質(zhì)、軸突、樹突、突觸、蛋白、核酸等等,然后再使用去垢劑SDS就洗去細胞上的脂質(zhì)(神經(jīng)元中的脂質(zhì)成分是不透光的),即可得到透明的腦組織結構。
升級版的CLARITY技術,即PACT,與基礎的CLARITY技術相比最大的區(qū)別在于,PACT把透明劑通過泵入動物的循環(huán)系統(tǒng)來進行處理,這樣加快了透明的進度;此外,PACT可以處理整個身體或胚胎,這樣更能觀察到腦與周圍器官的聯(lián)系。
這項技術有何意義呢?
簡單而言,可以更為方面且全面觀察大腦的結構、功能、連接異常,還可以連續(xù)追蹤神經(jīng)環(huán)路,探索局部環(huán)路的細微差異,觀察神經(jīng)元與神經(jīng)元之間的聯(lián)系,以及與軀體之間的關系。
此外,這項技術不僅僅局限于神經(jīng)科學!
我們在教科書里面經(jīng)??吹讲∫虿幻鬟@四個字,估計沒有任何一門學科中的疾病,這四個字出現(xiàn)的頻率有精神病學中的疾病高,大腦實在是太復雜,怎一個迷宮了得!
要想找到發(fā)病的犯罪證據(jù),談何容易,雖然現(xiàn)在有了零星的線索,但完完全全不夠給精神疾病的病因定罪!
究其原因,莫過于動物模型很難做成、沒有更為先進的技術,以往精神病學和神經(jīng)病學就是一難兄難弟,自從腦影像學的快速發(fā)展,神經(jīng)病學坐上高鐵,在疾病的診療和尋找病因上快速前進;而難弟精神病學呢,還在綠皮車上艱難的前行…
而光遺傳學和CLARITY技術的出現(xiàn),彌補了這一空缺,舉兩個例子來說,光遺傳學的出現(xiàn),讓我們發(fā)現(xiàn)了抑郁癥的另一個病因—突觸之間的興奮性連接減少。
使用CLARITY技術對一名7歲患有孤獨癥的兒童大腦皮質(zhì)進行檢測,發(fā)現(xiàn)其神經(jīng)元細胞像梯子一樣聚集在一起,而正常情況下應該為分支狀。