科學(xué)家用冷凍人腦制成切片,繪制大腦圖集

　　據(jù)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(xué)研究所試圖完成一項看似不可能的任務(wù)——系統(tǒng)地繪制出2萬多個讓大腦灰質(zhì)發(fā)揮作用的基因的表達(dá)形式。

　　實際上，躲在這些技術(shù)背后的科學(xué)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(jīng)利用特定的RNA(核糖核酸)片斷探測到神經(jīng)細(xì)胞。但利用可讓絕大多數(shù)數(shù)據(jù)收集和分析工作實現(xiàn)自動化的儀器，他們在解決這一問題時所能實現(xiàn)的速度和規(guī)模卻是空前的。在艾倫腦科學(xué)研究所2012年為整項研究畫上句號之際，科學(xué)家將開始揭開有關(guān)人類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)諸多疑問的神秘面紗。

　　1.推遲大腦組織死亡時間

　　科學(xué)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(xì)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(lán)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(shù)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(jìn)行進(jìn)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(dá)。利用被稱之為“原位雜交”的技術(shù)，科學(xué)家能夠揭示每個細(xì)胞內(nèi)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(jìn)行原位雜交。艾倫腦科學(xué)研究所每24小時能夠產(chǎn)生超過1太字節(jié)數(shù)據(jù)。

　　6.經(jīng)過冠狀面切割的大腦切片

　　這些是經(jīng)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(jīng)過銀黃著色，下面的切片則用硫堇加以處理。

　　7.冠部經(jīng)過蘇木精和曙紅染色

　　人腦冠部經(jīng)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(jìn)型萊卡600B顯微鏡自動拍攝的。

　　8.冠部經(jīng)過銀黃著色

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

　　9.冠部經(jīng)過改進(jìn)型銀黃著色

　　人腦樣本冠部經(jīng)過改進(jìn)型銀黃著色。一旦圖片進(jìn)入數(shù)據(jù)庫，一種算法會將圖片變成有關(guān)基因表達(dá)的一張“熱量圖”。

　　10.冠部經(jīng)過硫堇染色

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