“开创性”的成就——首张人类大脑线粒体图谱

《Nature》A human brain map of mitochondrial respiratory capacity and diversity

数百个人脑组织的立方体帮助科学家绘制出大脑不同区域制造能量的能力。

　　

科学家们绘制了第一张覆盖整个大脑的关键结构——线粒体的地图，这一成就有助于解开与年龄相关的脑部疾病之谜。

研究结果显示，线粒体（为细胞提供能量的结构）在大脑不同区域的类型和密度存在差异。例如，进化上最古老的大脑区域的线粒体密度比较新的区域低。

德国埃尔朗根-纽伦堡大学的神经生物学家Valentin Riedl表示，该研究的作者们称这张地图为“MitoBrainMap”，它“在技术上令人印象深刻，概念上具有开创性”。

从细胞到大脑

大脑的线粒体并非只是配角。“我们现在知道，大脑的生物学与大脑的能量代谢密切相关。”纽约市哥伦比亚大学的心理生物学家Martin Picard说，他是这项研究的共同作者。而大脑占人体能量消耗的20%。

研究者们使用一种通常用于木工的工具，将一位54岁死于心脏病发作的捐赠者的冷冻大脑切片分成了703个小方块。每个方块的尺寸为3×3×3毫米，与构成标准大脑三维图像的单元大小相当。“最具挑战性的部分是样本数量众多。”Picard说。

该团队利用生化和分子技术确定了这703个样本中线粒体的密度。在一些样本中，研究人员还估算了线粒体产生能量的效率。

为了将他们的发现从单一的大脑切片扩展到整个大脑，作者们开发了一个模型，用于预测整个大脑中线粒体的数量和类型。他们将大脑成像数据和大脑方块数据输入该模型。为了验证他们的模型，他们将其应用于其他冷冻大脑切片样本，并发现它能够准确预测样本的线粒体组成。