2007年11月5日

多种颜色的大脑

一簇五彩的泪珠状细胞 Brainbow转基因小鼠海马中的神经元。Jean Livet等。

利用聪明的遗传技巧产生数十种不同的颜色,研究人员首次使大脑中的数百个细胞及其相互之间的联系形象化。

科学家一直在使用功能强大的新遗传工具来了解复杂的遗传网络及其编码的生化途径。但是,他们仍然无法在细胞水平上做类似的事情,以破译大量细胞之间相互作用的复杂网络。

在过去的几年中,研究人员开发了多种蛋白质,称为荧光蛋白质,可以以多种不同的颜色出现。由Jeff W. Lichtman博士领导的哈佛大学研究小组认为,它们可以像使用电视或计算机显示器通过混合产生几乎无限的颜色一样,使用这些蛋白质在细胞中产生一系列不同的颜色。红色,绿色和蓝色。

在2007年11月1日, 性质,研究人员描述了他们如何开发DNA构造物,他们称之为“脑弓”,它们会随机重排以激活不同颜色的荧光蛋白的基因。他们制造的第一个可以产生红色,黄色或蓝色的蛋白质。第二个是Brainbow 1.1,添加了橙色。 Brainbow 2.0可以使蓝色和红色。 Brainbow 2.1可以创建红色,蓝色,绿色或黄色。

接下来,研究人员用这些构建体制作了转基因小鼠,并分析了他们的大脑的一部分,看看该技术是否有效。一些个别的神经细胞仅产生构建物中存在的一种蛋白质,因此出现了原色。但是,大多数细胞具有一个以上的基因构建体拷贝。每个Brainbow最终都会产生不同的蛋白质,因此任何给定的单个细胞都可以制造多种有色蛋白质,从而导致数十种不同的色调和颜色饱和度水平。

当研究人员观察同一细胞的不同部分时,他们发现了相同的基本颜色特征。这样一来,他们就可以准确跟踪特定的小区及其与邻居的互动。为了证明他们技术的力量,研究小组在大脑的小区域重建了数百种不同的细胞,并显示出近90种颜色的连接。

这项由NIH(NINDS)和James S. McDonnell基金会资助的研究是理解大脑和神经系统如何工作的关键一步。未来的研究人员将能够对神经回路建模,以研究正常状态和患病状态。实际上,论文中描述的4条鼠标线现在可供学术研究人员使用。

—哈里森·温(Harrison Wein)博士

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