团队|瞭望 | 在“看见”大脑这一世界级工作中,这支团队全球领先10余年——专访中国科学院院士、海南大学校长骆清铭( 三 )
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华中科技大学苏州脑空间信息研究院科研人员正在为鼠脑成像
将改变神经科学已有的研究方式
《瞭望》:国际学术界对MOST有何评价?
骆清铭:生物组织中广泛存在的散射和吸收 , 会导致在组织内部成像时 , 随深度加深图像质量有所下降 , 直至无法成像 。 因此 , 我们提出将光学成像与组织切削相结合的策略 , 来打破光学成像的深度限制 , 同时保持始终在样本表面成像以保证所获图像质量达到最佳水平 。
我们将全脑样本进行塑性包埋以实现硬化处理后 , 将其置于我们自主研发的MOST系列成像仪器上 , 对样本表面进行边成像边切削的数据采集 , 直至完成整个样本的成像 。 整个过程在纳米精度控制的三维平移台上自动运行 , 确保连续获取的图像之间具有天然配准性 , 便于后期进行三维图谱的绘制和处理 。
2010年 , 我们在《科学》杂志首次发表“显微光学切片断层成像(MOST)获取小鼠全脑高分辨率图谱”的成果 , 在世界上率先实现哺乳动物单神经元分辨的全脑三维成像 , 这是我们团队经过近10年的技术攻关完成的 。 《科学》评价该工作“来自中国的团队竭尽全力地创造出最精细的小鼠全脑神经元三维联接图谱”“没有一家能达到与中国工作类似的精细程度”“所提供的数据和新的自动化脑图谱获取仪器将会为未来的研究提供重要基础” 。 该技术入选“2011年度中国科学十大进展” , 并获得2014年度国家技术发明二等奖 。
《瞭望》:有了MOST的良好基础 , 你们又做了哪些工作?
骆清铭:在MOST基础上 , 为满足不同类型的神经科学研究需要 , 我们团队发展了具有不同成像特点与系统性能的系列成像技术 。 例如荧光显微光学切片断层成像技术(fMOST)、双色荧光显微光学切片断层成像技术(dfMOST)、高清晰荧光显微光学切片断层成像技术(HD-fMOST)等不同类型 。
2013年 , 我们利用fMOST首次在单神经元水平实现了小鼠全脑荧光成像 。 这意味着 , 我们可以利用fMOST追踪每根神经元联接的来龙去脉 , 帮助深入了解大脑结构 。 当年的《自然·方法》评价其为“首次展示了鼠脑内一根根轴突的长距离追踪” 。
2016年 , 我们在《自然·通讯》发表了dfMOST技术 , 利用细胞构筑染料在组织中渗透缓慢的特点 , 提出实时复染的新概念 , 在不增加额外时间消耗的情况下实现全脑高通量双色精准成像 , 可以同时在单细胞水平解析全脑神经联接形态和空间定位 , 为研究者提供了一种精准分析介观尺度甚至微观尺度神经解剖结构的工具 。 《自然·方法》评价该工作“使用该技术获得的脑图谱毋庸置疑地将是对理解脑联接和脑功能具有重要价值的资源” 。
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