
本报讯(记者王潇潇 记者团陈飞 孙艳)美国东部时间11月4日,第330期《科学》(Science)网络版在要闻(Highlights)第一篇,刊发了题为Micro-OpticalSectioningTomographytoObtainaHigh-ResolutionAtlasoftheMouseBrain(显微光学切片层析成像获取小鼠全脑高分辨率图谱)的论文。该论文由武汉光电国家实验室(筹)生物医学光子学研究中心骆清铭教授带领的科研组在我校完成。
该论文由生物医学光子学研究中心的李安安、龚辉、张斌、王青蒂、严程、吴景鹏、刘谦、曾绍群、骆清铭组成的科研组完成。其中,骆清铭教授为责任作者,李安安、龚辉、张斌为共同第一作者。
据介绍,2002年3月,骆清铭开始带领科研组研制显微光学切片层析成像系统,以获取小鼠全脑神经元连接信息。2006年,李安安等人加入研究团队。经过8年的潜心研发,科研组建立了可对数厘米大小样本进行亚微米水平精细结构三维成像的方法和技术,发明并研制了一台显微光学切片层析成像系统。
科研组使用研制的系统,对制备好的鼠脑样本,全自动连续进行了242小时数据采集,共获得15380层像素分辨率为0.3×0.3微米的冠状断面图像。同时,科研组利用高定位精度的三维移动平台及在切片中采用对先采取到的信息进行验证分析的方法,对图像进行准确定位和预处理,实现了突起水平的小鼠全脑结构成像,获得了一套来自同一只老鼠的全脑组织切片图谱。这种介观水平的小鼠全脑神经解剖图谱,为数字化鼠脑结构和脑功能仿真研究提供了重要的基础性实验数据参考。
审稿人评价说,此篇论文内容新颖,会引起从事连接领域研究人员的高度兴趣。论文以方法为主要中心,同时描述了鼠脑高尔基结构三维数据集,是目前最大的也是分辨率最高的鼠脑突起结构数据集。
显微光学切片层析成像系统有望用于构建不同脑疾病鼠全脑的图片,以及鼠全脑内血管微循环的精细结构网。结合荧光鼠脑样本技术的进展,还可以获得高分辨的鼠脑功能连接图谱。此外,显微光学切片层析成像系统可以推广应用到对其他数厘米大小的昆虫、动物的胚胎、局部器官、植物,甚至某些材料等进行高分辨率三维结构成像。
第330期《科学》“每周新闻”(NEWSOFTHEWEEK)栏目在对该论文发表的“编者按”文章中对整个实验和图像数据采集过程作了介绍,强调来自中国的研究团队(即光电国家实验室生物医学光子学研究中心骆清铭教授带领的科研组)创造出了迄今为止最精细的小鼠全脑神经元三维连接图谱。“编者按”中指出,尽管在本次《科学》发表的文章中未涉及惊人的发现,但文章中所提供的数据和全新的自动化脑图谱获取仪器将会为未来的研究提供重要基础。“编者按”还指出,虽然还有其他的研究团队完成了新的相似的脑图谱项目,但没有一家能达到与中国研究成果类似的精细程度,因为他们都不具备足够的成像分辨率,无法在全脑范围观察到连接所有神经细胞的轴突和树突。
“编者按”还采访了来自波士顿大学的神经科学家杰森·布兰德(JasonBohland)和来自艾伦脑科学研究所的神经科学家凯利·欧瓦里(KellyOverly)。他们认为,揭示大脑中准确的神经连接关系非常重要,因为很多复杂的大脑疾病,比如自闭症或精神分裂症,可能是由大脑内回路连接出现的问题所导致的。因此提供一个更广阔、更全面的大脑图谱可以为更具体、更有针对性的研究提供一个有价值的比较工具。

