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科學家用冷凍人腦制成切片,繪制大腦圖集

來源:網絡資源 2009-09-02 11:03:20

[標簽:科學家]

  據美國《連線》雜志報道,借助于5500萬美元資金、一組冷凍的人腦樣本以及能夠每天處理192個大腦切片的自動儀器,美國艾倫腦科學研究所試圖完成一項看似不可能的任務——系統地繪制出2萬多個讓大腦灰質發(fā)揮作用的基因的表達形式。

  實際上,躲在這些技術背后的科學實踐并不是什么新鮮事物。40年來,在揭秘基因玩得“捉迷藏”游戲過程中,研究人員已經利用特定的RNA(核糖核酸)片斷探測到神經細胞。但利用可讓絕大多數數據收集和分析工作實現自動化的儀器,他們在解決這一問題時所能實現的速度和規(guī)模卻是空前的。在艾倫腦科學研究所2012年為整項研究畫上句號之際,科學家將開始揭開有關人類神經網絡諸多疑問的神秘面紗。

 

  1.推遲大腦組織死亡時間

  科學家推遲大腦組織——例如圖中的腦干——的死亡時間,方式是利用干冰冷凍樣本。在更高溫度下,核酸會散開,細胞膜也會迅速溶解。

 

  2.干冰中冷凍的人腦切片

  在冷凍前,人腦樣本必須被切成1厘米厚的小片。圖中展示的是被放置在干冰中冷凍的一片人腦切片,研究人員為它穿上一件藍色羧甲基纖維素“外衣”。

 

  3.幾微米厚的透明切片

  一旦人腦切片被冷凍,技術人員會將其切成只有幾微米厚的透明切片。

 

  4.冷凍的大腦切片被低溫保存

  冷凍的大腦切片被保存在低溫條件下,直到進行進一步切片處理并最終用RNA加以探測,以尋找特定的基因表達。利用被稱之為“原位雜交”的技術,科學家能夠揭示每個細胞內哪一個DNA(脫氧核糖核酸)片斷與RNA雜交。

 

  5.5臺自動化儀器

  實驗室自動化公司Tecan制造了5臺自動化儀器,每臺儀器每天可對192個樣本進行原位雜交。艾倫腦科學研究所每24小時能夠產生超過1太字節(jié)數據。

 

  6.經過冠狀面切割的大腦切片

  這些是經過冠狀面切割得到的大腦切片,讀者可以想象從大腦前部切向后部。圖中上面的切片經過銀黃著色,下面的切片則用硫堇加以處理。

 

  7.冠部經過蘇木精和曙紅染色

  人腦冠部經過蘇木精和曙紅染色。每一張載玻片——連同載玻片加載器和條形碼閱讀器——都是改進型萊卡600B顯微鏡自動拍攝的。

 

  8.冠部經過銀黃著色

  整個人腦樣本的冠部經過銀黃著色。每兩秒鐘就會有一個新的載玻片圖片加入數據庫,這些顯微鏡總計可拍攝超過8500萬張圖片。

 

  9.冠部經過改進型銀黃著色

  人腦樣本冠部經過改進型銀黃著色。一旦圖片進入數據庫,一種算法會將圖片變成有關基因表達的一張“熱量圖”。

  10.冠部經過硫堇染色

  整個人腦的冠部經過硫堇染色。所有載玻片和樣本分析工作將于2012年完成。

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