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染成了人脑的切片
礼貌的艾琳
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Ed Lein的问题:在大脑中描绘新界

经过/ 2016年10月11日
专家:
专家

艾琳

研究者,艾伦大脑科学研究所

自德国神经杀菌剂Korbinian Brodmann映射到大脑表面上的52个不同的地区已经超过一个世纪。Brodmann精心详细地详细说明了每个地区的细胞类型及其安排 - 当时的猛犸象努力。

从那时起,研究人员已经使用了成像技术来构建大脑结构和功能的新地图的艰难。但由于人类大脑的大小,研究人员已经无法将其详细详述,因为他们为鼠标和猴子脑做了。人脑地图的相对较低的分辨率使得难以将特定的细胞和神经元凸起或轴突连接到大型脑活动和连接的大规模模式。

西雅图大脑科学研究所的一支研究人员填补了这一点1。通过将两个磁共振成像(MRI)技术与高分辨率显微镜相结合,它们为单个人脑的日期创造了最深入的肖像。

我们问该项目的领导者,艾琳,他的团队如何放在一起新的地图集,以及他们如何使用它来设想其他人。

光谱你为什么创造这个地图集?

埃德莱茵近年来,用于制造模型生物的脑地空列的方法和标准。然而,可用的人类脑地图集缺乏这些动物地图的许多特征,并且仍在使用中的一些地图集是近100岁。我们需要一个现代地图集,允许我们从大型结构移动到各个单元格。人类大脑是巨大的,因此刚刚产生数据非常困难。然后我们仍然需要解释解剖学。

我们希望使用多个污渍在微观分辨率下提供全面的解剖覆盖,以描绘大脑的所有不同结构。最后,我们希望在开放访问的在线工具中,允许研究人员从结构的低分辨率视图开始,并一直缩放到各个单元格的级别。

S:你是如何制作地图集的?

el:首先,我们使用磁共振技术扫描大脑的整体结构。之后,我们将大脑从前面切成平板,每个大约1厘米厚。然后,我们将每个平板切成50微米段 - 关于人发的厚度。

我们将这些部分安装在显微镜幻灯片上,然后我们使用一组污渍来标记单个细胞及其部件。例如,NISSL污染允许您查看每个单元格。我们还使用了含有蛋白质的标记细胞的污渍Parvalbumin.,一种抑制脑活动的神经元的标记,以及标记另一种类型的神经元及其轴突和树突的污渍。

因为这些部分如此之大,我们开发了一个新的显微镜平台,允许我们采取许多高分辨率图像并将它们分在一起。然后,我们使用几种技术识别和标记脑区域。一个是基于大脑表面的地标,另一个是特定区域细胞的分布和特征。

我们提高了数字图像上的边界,以便任何使用Atlas的人都可以看到我们所谓的特定结构。而且因为它们是数字图像,研究人员可以基于自己的数据来原则上重新标签脑区域。

S:这个项目需要多长时间?

el:大约需要四年了。在第一年半,我们优化了切片大脑的技术,染色切片,以高分辨率扫描它们,然后将它们数字化。

什么需要更长时间是标签过程。我们开发了一个很好的策略来做这件事。宋林丁是一个伟大的解剖学家,真的开展了这个过程。一旦我们收到脑切片的图像,我们将它们打印在海报上。Ding在这些海报上确定了每个大脑区域,然后将他的符号交给了一个图形艺术家团队,他们将边界转移到数字图像上。我们有这些海报的堆栈和堆栈。

S:这个地图集中的信息可以与Allen Instituts收集的其他数据绑定吗?

el:是的,一点没错。我们与此地图集的目标之一是使其适用于更广泛的脑成像社区。功能性神经影像分析的分辨率相对较低,这使得研究人员难以识别哪些脑区域表现出功能反应。在我们切片之前,我们在大脑上进行了MRI,并且允许我们将我们用大脑整体结构识别的细胞类型和边界相关联。

我们还将新的地图集联系起来给我们之前发表的遗传信息。我们在成年大脑的细化区域中的所有基因的活动具有图表。为此,我们在少数人中看过人类大脑的大约1,000个地区。这些结构处于新的参考标签中,因此您可以进入并查看其遗传签名并理解使它们中的每一个都不同。

我们还有大脑各地区的单一基因的活动的地图。这允许您准确地查看哪种结构和细胞正在使用该基因。

这个想法是提供我们可以将其他信息层划分的大脑的地图,以开始了解构成功能性大脑的结构的性质。

S:您的地图集是如何与之比较的地图集人类连接项目7月份发布?

el:他们的努力很棒。他们采取了不同的方法,使用多种非侵入性成像技术来了解许多人跨越人类皮质的共同建筑和功能。这种地图集是概率主义 - 它代表了许多人的平均值而不是任何单个个人。

相比之下,像我们的结构宪法专注于少数个体,但实际上很好。一个明显的下一步是在多大程度上看到人类连接地图中的大规模细分的程度与我们地图中的细尺蜂窝细分相一致。我们可以符合这些地图集的越多,他们将为神经影像社区越多。

抢先看:该视频提供了新的地图集的人脑图像的快速预览。

参考:
  1. 丁S.L.等等。J. Comp。神经酚。524.,3127-3481(2016)PubMed.