科學(xué)家用冷凍人腦制成切片,繪制大腦圖集

　　據(jù)美國(guó)《連線》雜志報(bào)道，借助于5500萬(wàn)美元資金、一組冷凍的人腦樣本以及能夠每天處理192個(gè)大腦切片的自動(dòng)儀器，美國(guó)艾倫腦科學(xué)研究所試圖完成一項(xiàng)看似不可能的任務(wù)——系統(tǒng)地繪制出2萬(wàn)多個(gè)讓大腦灰質(zhì)發(fā)揮作用的基因的表達(dá)形式。

　　實(shí)際上，躲在這些技術(shù)背后的科學(xué)實(shí)踐并不是什么新鮮事物。40年來(lái)，在揭秘基因玩得“捉迷藏”游戲過(guò)程中，研究人員已經(jīng)利用特定的RNA(核糖核酸)片斷探測(cè)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的儀器，他們?cè)诮鉀Q這一問(wèn)題時(shí)所能實(shí)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(xiàng)研究畫上句號(hào)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(wèn)的神秘面紗。

　　1.推遲大腦組織死亡時(shí)間

　　科學(xué)家推遲大腦組織——例如圖中的腦干——的死亡時(shí)間，方式是利用干冰冷凍樣本。在更高溫度下，核酸會(huì)散開，細(xì)胞膜也會(huì)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(huì)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(cè)，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(gè)細(xì)胞內(nèi)哪一個(gè)DNA(脫氧核糖核酸)片斷與RNA雜交。

　　5.5臺(tái)自動(dòng)化儀器

　　實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化公司Tecan制造了5臺(tái)自動(dòng)化儀器，每臺(tái)儀器每天可對(duì)192個(gè)樣本進(jìn)行原位雜交。艾倫腦科學(xué)研究所每24小時(shí)能夠產(chǎn)生超過(guò)1太字節(jié)數(shù)據(jù)。

　　6.經(jīng)過(guò)冠狀面切割的大腦切片

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

　　7.冠部經(jīng)過(guò)蘇木精和曙紅染色

　　人腦冠部經(jīng)過(guò)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(dòng)拍攝的。

　　8.冠部經(jīng)過(guò)銀黃著色

　　整個(gè)人腦樣本的冠部經(jīng)過(guò)銀黃著色。每?jī)擅腌娋蜁?huì)有一個(gè)新的載玻片圖片加入數(shù)據(jù)庫(kù)，這些顯微鏡總計(jì)可拍攝超過(guò)8500萬(wàn)張圖片。

　　9.冠部經(jīng)過(guò)改進(jìn)型銀黃著色

　　人腦樣本冠部經(jīng)過(guò)改進(jìn)型銀黃著色。一旦圖片進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)，一種算法會(huì)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(guò)硫堇染色

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