纳米工程师开发一种新的技术来映射大脑中的电路

使用荧光染料在小鼠脑的嗅球中染上微电路 - 处理有关气味信息的部分。 Daniel Schwarz

在纳米工程的壮举中,科学家们开发出了一种新技术,比以往更全面地绘制大脑中的电路。

在大脑中,连接在微电路中的专门的神经元组帮助我们处理关于我们所看到的东西,气味和味道的信息。了解这些微电路有多少种类型的细胞构成了这些微电路,这将使科学家更深入地了解大脑如何计算关于我们周围世界的复杂信息。但现有技术未能绘制完整的图像。

弗朗西斯克里克研究所的研究人员开发的这种新技术克服了以前的局限性,使他们能够绘制出250个细胞,这些细胞组成了一部分小鼠大脑中的微电路,这种细胞能够处理气味 - 这是以前从未实现过的。

纳米工程微量移液器的模型(左)和高分辨率图像(右)分布有电流的孔。 Daniel Schwarz

该方法发表在今天的Nature Communications上,可供全世界的科学家用来揭示大脑不同部位的结构。

“传统上,科学家们或者使用带颜色标记的病毒或者使用电流的带电染料染色脑细胞,但是这些方法要么不标记所有细胞,要么标记不会损伤周围组织,”组织负责人Andreas Schaefer说。克里克领导这项研究。

通过使用纳米工程工具在微量移液器末端附近创建一系列小孔,研究小组发现他们可以使用带电染料,但将电流分布在更大的区域,以便在不损坏细胞的情况下对细胞进行染色。与使用病毒载体的方法不同,它们可以在他们正在研究的微电路中染色高达100%的细胞。他们还设法在这个电路中计算不同细胞类型的比例,这可能为这部分大脑的功能提供线索。

安德烈亚斯补充道:“我们显然是在一个非常小的规模上工作,但是由于大脑是由重复单位组成的,我们可以通过在这个级别上研究大脑来了解大脑如何用作计算机器。现在我们有了一个映射这些微小单位的工具,我们可以开始干扰特定的细胞类型,看看它们如何直接控制行为和感官处理。“

出版物:D.Schwarz等人,“Architecture of a mammalian glomerular domain revealed by novel volume electroporation using nanoengineered microelectrodes,”Nature Communications 9,文章编号:183(2018)doi:10.1038 / s41467-017-02560-7

来源:弗朗西斯克里克研究所