在新电脑技术的帮助下，科学家们正着手绘制一个完整的果蝇大脑神经元图谱。科学家希望能通过这项研究弄清楚这些神经元细胞之间是如何进行协调工作的，以便为未来研究人类大脑中神经元细胞提供一个有力的工具。
据《连线》网站报道，最近在新电脑技术的帮助下，科学家们正着手绘制一个完整的果蝇大脑神经元图谱。科学家希望能通过这项研究弄清楚这些神经元细胞之间是如何进行协调工作的，以便为未来研究人类大脑中神经元细胞提供一个有力的工具。科学家们预计，整个果蝇大脑中的神经元大约有10万个。
这项研究是由来自美国弗吉尼亚州阿士伯恩霍华德 休斯医学研究所珍妮莉娅法姆研究学院的彭汉川（音译）负责完成。在4月8日举行的第51届年度果蝇会议上，彭汉川表示，“在果蝇的大脑中，我们看到了很多非常漂亮和复杂的神经元构造。如果你在高分辨率显微镜下看这些神经元，你会看到此前从未见到过的景象，从中你会得到一些新的启发。”
彭汉川和其同事发明了一种新的研究方法。他们使用一种特殊的激光对果蝇的大脑进行照射，在这种激光的照射下神经元会发光，研究人员对其拍照后进行照片合成。在将数千张这种来自不同果蝇大脑的数码照片进行合成后，研究人员绘制出了一张地图，这张地图清晰的展现了这些大脑中的神经元是如何联系在一起的。虽然整个地图还没有全部绘制完成，但是研究人员表示会在接下来的工作中逐步添加更多的照片。
东南大学遗传学专家谢维（音译）称，这种对神经元之间的连接方式进行大规模集中研究对“将来非常重要”。弄清楚所有神经元之间如何协调工作比研究大脑中一个细胞和另一个细胞是如何连接更有意义，“仅仅一个神经元是不够的”。
彭汉川称，“在接下来几年里，我们想要做的是往这个地图中添加更多的神经元图片。”他将这项工作比喻称谷歌地图，“如果你把果蝇的大脑想象成地球，那么这些神经元就是地球上的街道。我们要在地球上标志出很多很多的街道。”
彭汉川和他的同事已经开始对之前绘制好的的果蝇大脑地图进行梳理，并与其他种类的苍蝇大脑进行对比，希望能从中发现一些有趣的特征。研究人员发现，就大部分而言，每种苍蝇大脑中的神经元连接通道构造并没有太多的不同。不过，同一个苍蝇大脑中神经元的形状却会出现明显的不同。彭汉川举例称，果蝇大脑中有一个叫椭圆体结构的部位，这个部位里的神经元彼此之间形状就各不相同，“这非常有意思”。有的神经元像向内伸缩像一个圆圈，有的则向外扩展像一把锁上插了一把钥匙。研究人员称，这只是初步的研究成果，但是这种此前从未发现过的差别也意味着，这些细胞之间有着完全不同的功能。(生物谷Bioon.com)
生物谷推荐原文出处：
Nature Biotechnology Volume:28 doi:10.1038/nbt.1612
V3D enables real-time 3D visualization and quantitative analysis of large-scale biological image data sets
Hanchuan Peng,Zongcai Ruan,Fuhui Long,Julie H Simpson& Eugene W Myers
Affiliations
Janelia Farm Research Campus, Howard Hughes Medical Institute, Ashburn, Virginia, USA.
Hanchuan Peng, Zongcai Ruan, Fuhui Long, Julie H Simpson & Eugene W Myers
Contributions
H.P. designed this research and developed the algorithms and systems, did the experiments and wrote the manuscript. Z.R. and F.L. helped develop the systems. J.H.S. provided raw images for building the neurite atlas. E.W.M. supported the initial proposal of a fast 3D volumetric image renderer. E.W.M., F.L. and J.H.S. helped write the manuscript.
The V3D system provides three-dimensional (3D) visualization of gigabyte-sized microscopy image stacks in real time on current laptops and desktops. V3D streamlines the online analysis, measurement and proofreading of complicated image patterns by combining ergonomic functions for selecting a location in an image directly in 3D space and for displaying biological measurements, such as from fluorescent probes, using the overlaid surface objects. V3D runs on all major computer platforms and can be enhanced by software plug-ins to address specific biological problems. To demonstrate this extensibility, we built a V3D-based application, V3D-Neuron, to reconstruct complex 3D neuronal structures from high-resolution brain images. V3D-Neuron can precisely digitize the morphology of a single neuron in a fruitfly brain in minutes, with about a 17-fold improvement in reliability and tenfold savings in time compared with other neuron reconstruction tools. Using V3D-Neuron, we demonstrate the feasibility of building a 3D digital atlas of neurite tracts in the fruitfly brain.
