18位顶级科学家Science聚焦神经科学

　　

生物通报道：近期包括诺奖得主在内的多位神经科学研究领域的著名科学家聚集西雅图，探讨其各自领域中的重要问题，以及先进技术，Science对此进行了报道：Neuroscientists Grapple With Their Field's Big Questions。

这一聚会由艾伦脑科学研究所 (Allen Institute for Brain Science)的创始人Paul Allen召集，这位与比尔·盖茨共同创立微软公司的近期十分关注科学研究，他在今天宣布死后将把大半的财富捐出去，用来支持“艾伦家庭基金会”和非营利科学研究，如西雅图的艾伦脑科学研究院。

艾伦脑科学研究所成立于2003年，目前这一研究院的主要项目是绘制大脑基因图谱，这一项目预计耗资5500万美元，将于2012年完成。传统大脑图谱通常只绘制出主要解剖区域，如额叶和海马体等。而艾伦大脑科学研究所绘制出的这份大脑图谱将在基因层面和单个神经元层面上描述大脑皮层。科学家们通过将大脑组织切片，然后分析每个切片中数十亿脑细胞和DNA碎片的对应关系，从而将图谱绘出。如果图谱绘制成功，可有助科学家破译基因功能，诊断和寻找出治疗诸如精神分裂症和孤独症等大脑疾病的新疗法，并最终制造出人脑。

这个项目最新的研究成果于2006年已经公布，研究人员通过自动高通量程序进行原位杂交，获得数据，绘制了这张细胞水平，包含小鼠大脑所有主要结构的三位基因表达图谱。并且先进的以图像为基础的信息工具也确保了全基因组范围结构分析和交联作用，以及对区域富集基因的识别，因此可以说这张图谱是包括原位图像和按色度比做成的每个基因和每个大脑区域的信号强度的热图（heat maps，即3D图）。

2002年获得诺贝尔生理/医学奖的Sydney Brenner则提出了遗传信息如何储存神经系统复杂性这一问题，这位科学家今年还造访了华大基因。另外一些研究人员则聚焦于神经胶质细胞，这一数量上已经远远超过人类大脑中的另外一种细胞：神经细胞吸引了许多科学家的关注，这种细胞的作用过去曾被认为只是支持神经细胞，但是随着研究的深入，科学家们发现胶质细胞也有传导信息，修复神经细胞的作用。

科学家们也对技术进行了展望，来自加州理工学院的Michael Dickinson提出，新技术和新工具有助于这一领域的飞速发展，另外一位诺贝尔生理/医学奖得主，麻省理工的Susumu Tonegawa探讨了一种能同时实时记录人类大脑中多个神经细胞活动的新型无创技术，这位科学家对于技术的敏感度很高，曾在基因敲除技术还不是那么流行的时候，就用这种方法在小鼠系统中进行了分析，鉴定出了一系列激酶，酯酶，神经递质受体。

除此之外，来自斯坦福大学的Stephen Smith也提到了另外一种蛋白质组成像技术：阵列成像技术 (Array tomography, AT)，研究人员首先可以通过对脑组织进行切片，然后对这些超薄切片进行染色标记，利用显微镜捕捉图谱，最后完成一个包含有轴突，树突的高清晰三维成像图。

最后这里也摘要部分绘制大脑图谱的步骤：

1 当研究所收到新鲜大脑样本后，科学家手工将该样本切成5毫米厚切片，并将其冷冻起来。

2 技师使用显微镜用薄片切片机，将每片切片组织再切成上千片透明切片，这些切片只有几微米厚，随后将这些切片放入2X3英寸大小的玻璃薄膜中，并标上条码。

3 在被称为“原位杂交”的过程中，专门的自动机械设备日夜开工，用RNA碎片探测出每一个特定基因的样本，并进行人工染色。

4 配备了高速送片机的全自动显微镜可对每一片切片组织进行数码拍照，而用于染色的人工颜料则代表了每片组织所含的基因数量。

5 完整的图谱和基因及其位置有关，它被存储在研究所的服务器上。届时，用于探究这些数据的强大工具将会对从事大脑图谱绘制工作的相关研究者们免费开放。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Neuroscientists Grapple With Their Field's Big Questions
Greg Miller
A shrine to rock music is an unusual place to hold a scientific conference, but last week the Experience Music Project museum here hosted 18 leading neuroscientists who gathered to discuss the major open questions in their field and the as-yet-to-be-invented technological advances that could best help solve them. The benefactor of both the museum and the conference was Microsoft co-founder Paul Allen, who has so far poured $126 million into brain research via the Allen Institute for Brain Science, launched in 2003.