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研究利用DNA测序技术有效绘制出了大脑不同区域之间的远程连接图谱

近日,来自冷泉港实验室等机构的科学家们通过研究成功利用DNA测序技术有效绘制出了大脑不同区域之间的远程连接图谱,相比传统基于显微镜的方法而言,这种新方法能够明显降低绘制大脑广泛连接图谱的成本。

研究者表示,神经科学家们需要解剖学图谱来理解大脑中的信息如何从一个区域流向另一个区域,绘制大脑不同部位的细胞连接图谱(即大脑连接组,connectome)就能帮助揭示神经系统如何加工信息,以及错误的连线如何诱发精神性疾病等其它疾病,绘制这些图谱既昂贵又费时,需要科学家们大量的努力,而这对于很多研究团队而言也是遥不可及的。

通常情况下研究人员利用荧光标签来追踪神经元的路径,其能突出单个细胞是如何通过错综复杂的神经网络来找到并连接其目标的,但是适合这项工作的荧光标签调色板往往非常有限,研究人员将不同颜色的染料注射到大脑的2-3个区域中,随后追踪这些区域的连接情况;研究人员可以重复这个过程并针对新的区域,并且可视化观察额外的连接情况,为了开发出一种全面的大脑连接地图,这一过程就需要做几百次,而且每次都需要使用新的研究动物。

 研究者表示,这种称之为BRICseq(全脑单一动物连接组测序,brain-wide individual animal connectome sequencing)的技术或许就能采用一种不同的方法,如今研究者不再需要使用颜色来标记大脑区域和其投射区域了,而是使用核苷酸序列来对其进行标记,将DNA密码的四个字母组成简短的“条形码”实际上就能够产生无限多的标签,从而就能有效区分不同的细胞,当被标记后,研究人员就能利用DNA序列来分析大脑组织中的小片段,并能解释每个重复出现的条形码作为细胞连接的信号。

相比研究者在科学研究中使用的颜色相比,条形码的多样性非常高,因此如今研究人员就能给每个动物大量的神经元和大脑区域贴标签,并能利用这些条形码来绘制出多个大脑区域的投影。

最后研究者表示,这种名为BRICseq的新型技术能够准确绘制出小鼠大脑中不同区域之间连接的图谱,这一方法或许还能广泛用于对其它有机体进行研究。





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