人脑包含百亿级神经元和百万亿级的神经突触,其结构和功能上极其复杂精密的连接和相互作用,是意识和思想涌现的物质基础。研制用于解析脑连接图谱和功能动态图谱的研究工具是各国脑科学计划的一个核心方向。2月24日,北京大学程和平、王爱民研究团队在《自然-方法》杂志在线发表一项最新研究成果:一款重量仅为2.17克的微型化三光子显微镜,能直接透过大脑皮层和胼胝体,首次实现对自由行为中小鼠的大脑全皮层和海马神经元功能成像,为揭示大脑深部结构中的神经机制开启了新的研究范式。 北京大学国家生物医学成像科学中心主任程和平院士说,利用该显微镜,团队研究了小鼠大脑顶叶皮层第六层神经元在抓取糖豆过程中的编码机制,发现约37%的神经元在抓取动作之前就开始活跃且在抓取时最活跃,约5.6%的神经元在抓取动作后开始活跃。 “这显示出不同神经元参与了不同阶段的编码,也初步展示了微型化三光子显微镜在脑科学研究中的应用潜力。”程和平表示,这一成像技术为人类更深入探寻大脑的奥秘、揭秘脑功能连接图谱提供了重要工具。
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