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幼年斑馬魚（Danio rerio）的小尺寸和半透明特性使其成為了一種能研究全腦神經(jīng)回路結(jié)構(gòu)和功能的*實(shí)驗(yàn)性系統(tǒng)；然而，大多數(shù)神經(jīng)元類型之間的連接模式仍然是未知的；這一知識差距或許就強(qiáng)調(diào)了科學(xué)家們對有效的神經(jīng)回路繪圖工具的迫切需求，尤其是那些能整合結(jié)構(gòu)和功能分析結(jié)果的工具。近日，一篇發(fā)表在雜志Frontiers in Neuroanatomy上題為“Cre-Dependent Anterograde Transsynaptic Labeling and Functional Imaging in Zebrafish Using VSV With Reduced Cytotoxicity”的研究報(bào)告中，來自弗吉尼亞理工大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究開發(fā)了一種改進(jìn)型的方法來繪制斑馬魚的大腦結(jié)構(gòu)，這一研究進(jìn)展或能幫助理解人類大腦的功能。
對9天大斑馬魚進(jìn)行視網(wǎng)膜受體神經(jīng)元的標(biāo)記。
研究者Yuchin Albert Pan說道，大腦的線路圖或許是一種能幫助理解疾病關(guān)聯(lián)性的強(qiáng)大工具，比如，自閉癥譜系障礙的主要特點(diǎn)就是缺少長距離連接以及大腦局部連接的增加，而大多數(shù)的神經(jīng)精神性障礙都存在大腦連接方面的問題。雖然人類大腦非常復(fù)雜，但斑馬魚的大腦與所有脊椎動(dòng)物一樣都有一種共同的框架；確定神經(jīng)元細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能及其在大腦之間連接的方式或能提供重要線索來幫助更精確地治療神經(jīng)性疾病和眼睛損傷。
這篇研究報(bào)告中，研究人員報(bào)道了一種改進(jìn)型基于病毒的特殊技術(shù)，其能利用水泡口炎病毒（VSV）來追蹤斑馬魚不同神經(jīng)元之間的大腦連接，同時(shí)還能在病毒擴(kuò)散到功能性連接在一起的神經(jīng)元之間的突觸連接時(shí)對細(xì)胞進(jìn)行標(biāo)記。截止到目前為止，研究人員在斑馬魚中使用病毒載體是非常有限的，因?yàn)橹T如狂犬病毒或腺相關(guān)病毒等病毒通常能被科學(xué)家們用來在哺乳動(dòng)物中將分子轉(zhuǎn)移到細(xì)胞中，而在魚類中則是無效的。
為了克服這一限制，本文中研究人員嘗試并證實(shí)了利用VSV來追蹤斑馬魚神經(jīng)元中的連接模式，隨后他們對病毒進(jìn)行工程化改造來標(biāo)記興奮性和抑制性的神經(jīng)元，其能通過一種名為突觸的納米結(jié)構(gòu)來進(jìn)行連接。在本文研究之前，研究人員已經(jīng)成功使用了該方法，但該技術(shù)的改進(jìn)型第二代版本使用了VSV的突變形式，其毒性較小且能在細(xì)胞中長期存活，從而就會(huì)使得連接的神經(jīng)元可視化，同時(shí)還使得在感染后的5天對這種連接進(jìn)行分析成為可能。
研究者表示，這的確讓人非常興奮，因?yàn)槲覀儾粌H能記錄活動(dòng)還能指導(dǎo)所參與的細(xì)胞類型以及其是如何進(jìn)行連接的。這種*的病毒追蹤劑得益于較低的細(xì)胞毒性，其能促進(jìn)病毒感染的神經(jīng)元維持細(xì)胞的完整性并表達(dá)熒光指示劑從而揭示視覺刺激期間神經(jīng)元的活性；此外，這種技術(shù)還能幫助定義神經(jīng)元類型，比如，在視覺刺激期間神經(jīng)元就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榕d奮性神經(jīng)元或抑制性神經(jīng)元。
研究者Stanislav Kler說道，大部分神經(jīng)元類型之間的連接模式都是未知的，這一知識差距或許就強(qiáng)調(diào)了科學(xué)家們開發(fā)有效的神經(jīng)回路繪圖工具的需要；而這也能幫助研究人員更進(jìn)一步理解大腦儲(chǔ)存和處理信息的方式，以及如何操控這些回路來改善機(jī)體健康。本文研究結(jié)果對于進(jìn)行人類視覺研究也非常有意義；為了在影響眼睛本身（包括眼睛中的細(xì)胞投射到大腦深處的結(jié)構(gòu)，用來處理視覺信息）的疾病或損傷后恢復(fù)視力，眼睛就需要連接到大腦中的正確位置；幼年斑馬魚的小尺寸和半透明性或許就使其能作為一種*的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛠韼椭{(diào)查整個(gè)大腦的神經(jīng)回路；目前從事視覺再生研究的科學(xué)家們正在闡明是否存在這種功能性的連接。
綜上，本文研究結(jié)果表明，TRAS-M51R技術(shù)或許適合于整合結(jié)構(gòu)連接性、細(xì)胞類型特征以及神經(jīng)生理學(xué)的神經(jīng)回路研究。
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來源：生物谷
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