華盛頓大學(xué)圣·路易斯醫學(xué)院科學(xué)家開(kāi)發(fā)出一種迅速探測腦中髓磷脂含量的新方法,可用于繪制腦細胞的髓鞘分布圖,而此前要分析髓鞘分布只能通過(guò)解剖。新方法有助于繪制更準確全面的腦線(xiàn)路圖,增進(jìn)入們對大腦工作原理的理解,并有助于開(kāi)發(fā)診斷和治療腦疾病的方法。相關(guān)研究發(fā)表在近日出版的《神經(jīng)科學(xué)》雜志上。
該研究是人腦連接組項目(Human Connectome Project)的一部分,目標是用5年時(shí)間繪制出人腦線(xiàn)路圖。對于科學(xué)家來(lái)說(shuō),探測大腦的結構和功能,就像探險家來(lái)到外星球,任何標志物如山脈、河流、森林都有助于摸清當地情況。要繪制出完整的大腦結構路線(xiàn)圖,不能錯過(guò)任何標志。
髓磷脂含量分布是表示神經(jīng)元分支和信息傳遞速度的重要指標。髓鞘是包在神經(jīng)元分支外面的白色膜層,成分是髓磷脂。神經(jīng)元分支也叫神經(jīng)突,包括軸突、樹(shù)突、突觸等,許多分支被髓鞘包裹,有髓鞘包裹的分支其信號傳遞更快,可達到100米/秒。
以前研究髓鞘分布細微差異的唯一途徑是尸體解剖,將大腦取出切片,然后對髓磷脂染色分析。新方法將當前的兩種磁共振成像(MRI)掃描技術(shù)結合起來(lái),利用掃描數據來(lái)繪制腦中的髓磷脂分布圖,用不同顏色代表髓鞘分布密度水平,如紅色和黃色表示髓磷脂含量高的區域,藍色、紫色和黑色表示含量水平較低,定位更加精確迅速,通過(guò)MRI掃描10分鐘內就能得到數據。
“大腦約有900億個(gè)神經(jīng)元,而神經(jīng)元之間傳輸信息的各級分支多達150萬(wàn)億。”華盛頓大學(xué)解剖與神經(jīng)生物學(xué)院的大衛·萬(wàn)·艾森說(shuō),“新方法對于理解這一復雜器官非常有用,髓磷脂地圖會(huì )有助于人們進(jìn)一步理解大腦終端是怎樣跟其他部位聯(lián)系的。”
“人們普遍認為,腦皮層都是由完全一樣的信息處理器組成,”萬(wàn)·艾森說(shuō),“但根據我們繪制的圖像,表明各個(gè)腦區明顯不同。”
研究小組發(fā)現,髓磷脂密度水平最高的腦區,與眼睛等五種感官信息處理初期以及運動(dòng)控制相關(guān)聯(lián),大量神經(jīng)元擁擠在這些區域,但它們之間的連接卻更簡(jiǎn)單。科學(xué)家推測,這些腦區主要是通過(guò)“并行處理”的方式來(lái)處理信息,即每個(gè)細胞不是獨立地解決一個(gè)復雜問(wèn)題,而是分成不同的工作組,同時(shí)處理問(wèn)題的不同部分。髓磷脂密度更低的地方包括那些與語(yǔ)言能力、思考能力和使用工具能力相關(guān)的區域,這些區域的腦細胞密度較低,每個(gè)細胞都比較大,與周邊細胞之間的連接也更復雜。
萬(wàn)·艾森還指出,新方法能讓參與“人腦連接組計劃”的各個(gè)小組普遍掌握,快速繪制髓鞘分布圖。利用這種髓鞘分布制圖技術(shù)和其他各種分析技術(shù),項目組成員能更快獲得數據,完成全部人腦圖譜的制作。
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