追蹤神經元的新技術顯示，有些神經元能覆蓋整個大腦！

　　原文以A giant neuron found wrapped around entire mouse brain為標題

　　發布在2017年2月24日的《自然》新聞上

　　原文作者：Sara Reardon

　　3D重建圖像顯示，意識相關腦區存在一個“荊棘冠冕”型神經元。

　　腦部神經元分叉和其它神經元連接起來，就像常春藤植物的纖匐枝搜尋可供附著的東西一樣。利用一種新的數字重建法所得的結果顯示，三個神經元大幅伸展至整個腦部，其中一個環繞其整個外層。該發現可能有助于解釋大腦如何創造意識。

　　2月15日在美國馬里蘭州貝塞斯達舉行的推進創新神經技術腦研究計劃(BRAIN Initiative)會議上，艾倫腦科學研究所主席Christof Koch介紹了所在團隊的新技術。Koch展示了其團隊如何追蹤屏狀核細胞小薄片中的三個神經元，他認為屏狀核是小鼠和人類的意識相關區域。

　　使用常規方法追蹤一個神經元的所有分支是一項艱巨的任務。研究人員用一種染料注射單個細胞，將大腦切成薄切片，然后人工追蹤染色神經元的路徑。很少有方法能在整個腦部追蹤一個神經元。這種新方法具有微創性和可推廣性，省時省力。

　　Koch和他的同事改造了同一品系的小鼠，使得某種藥物能夠激活屏狀核神經元中的特定基因。當研究人員給小鼠喂食少量該種藥物時，只有少數幾個神經元收到足夠激活這些基因的劑量，這樣生成了遍及整個神經元的綠色熒光蛋白。隨后Koch團隊拍攝了10,000張小鼠腦部橫截面圖像，并使用計算機程序只對三個發光細胞進行3D重建。

　　廣泛連接

　　一個環繞小鼠腦部的神經元數字重建圖像。艾倫腦科學研究所

　　Koch說這三個神經元橫跨兩個腦半球，其中一個像“荊棘冠冕”一樣環繞大腦的整周。他從未見過神經元延伸到如此之廣的大腦區域。小鼠體內含有其他長神經元，例如腿部的一個神經投射，以及腦干中穿過大腦釋放信號分子的神經元。但這些屏狀核神經元似乎連接了大多數或所有接收感官信息和驅動行為的大腦外層結構。

　　Koch認為這可能是屏狀核協調大腦信號輸入和輸出以創造意識的證據。腦部掃描結果表明，屏狀核是人類腦部連接最密集的區域之一，但是這些圖像并未顯示單個神經元的路徑。

　　費城賓夕法尼亞大學藥理學家James Eberwine說，屏狀核是一個很適合檢測上述新技術的腦部區域，因為它在小鼠中已經被廣泛研究，且僅由少數幾種類型的細胞構成。

　　謹慎評價

　　紐約哥倫比亞大學神經生物學家Rafael Yuste認為這種方法“相當令人欽佩”。他不認為環繞大腦的神經元的存在確定地證明了屏狀核參與意識。但他說，這項技術將有助于鑒定大腦中不同細胞類型的普查工作，許多人認為這對于了解大腦如何運作至關重要。他說：“這就像在不知道字母表是什么的情況下試圖破譯語言。”

　　Yuste和Eberwine希望將單個神經元的3D重建結果與那些神經元中所表達基因的分析結果進行比較。這或許可以提供關于每個細胞的類型和功能的線索。

　　雖然技術過于昂貴，無法用于大規模重建所有這些神經元，但是Koch計劃繼續繪制源自屏狀核的神經元。他想知道該區域的所有神經元是否都延伸遍及整個大腦，或者是否每個神經元都是獨一無二的，分別投射到一個稍有不同的區域。