美丽的大脑图像

大脑有多复杂，就有多美丽。几个世纪以来，科学家们一直试图根据大脑的解剖结构来了解大脑。自从圣地亚哥Ramón y Cajal在20世纪初的详细图纸以来，现代神经科学家一直在放大大脑，以解开它的秘密。最近成像技术的进步，显微镜和专业软件的普及，使得目前在世界各地对大脑和脑组织进行的尖端成像达到了高潮。

1.重建视网膜:手绘

视网膜的线条图。Ramón y卡哈尔。威康图像。

这位神经解剖学家和现代神经科学之父，圣地亚哥Ramón y卡哈尔在显微镜下观察用高尔基染色法染色的脑组织。然后他画出了他所看到的，产生了漂亮的神经元重建，如上面视网膜的线条。

2.重建视网膜:来自电子显微照片


小鼠视网膜的连接体。马克斯·普朗克学会

如今，视网膜的整个切片已经被重建成前所未有的三维细节。2013年Helmstaedteret al。发表了他们的论文小鼠视网膜内丛层的连接组重建．该小组使用了大量人力，通过电子显微切片追踪投影，手动重建了小鼠视网膜的一小部分神经元。

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3.抗体标记激活了大脑

通过使用一抗靶向感兴趣的蛋白质，神经科学家可以使用荧光二抗对抗一抗体来增加荧光信号，产生非常深刻的图像。例如下面的……

成年小鼠海马的共聚焦显微图像，神经周网免疫荧光染色。蓝色= DAPI(细胞核)，绿色= parvalbumin中间神经元，红色=紫藤凝集素(WFA;常用来标记神经周网)。亚当·拉姆萨兰，患病儿童医院(多伦多，ON)。

正在发育的斑马鱼大脑前部的共聚焦显微照片。一些神经元(绿色部分)在特定基因表达的控制下表达绿色荧光蛋白(GFP)。用标记微管蛋白(红色)和突触囊泡(蓝色)的抗体标记轴突、束和神经瘤。资料来源:惠康图片社的莫妮卡·福盖拉和史蒂夫·威尔逊。

海马中间神经元的共聚焦显微照片，表达血清素受体(绿色)，红色标记为钙维甲酸，与DAPI(蓝色)反染色，DAPI是细胞核的标记。资料来源:玛格丽特·i·戴维斯

4.加快贴标签

黑腹果蝇大脑的抗体标记和成像可能需要长达一周的时间。在这幅图中，基因编码的化学标签在感兴趣的神经元中表达。只需15分钟即可将这些标签与基材进行染色。资料来源:Jefferis实验室的Ben Sutcliffe。MRC分子生物学实验室。

5.更深入地了解大脑

YFP鼠脑切片。720 μ m z堆叠是颜色编码的深度，这样，红色细胞在组织中最深，蓝色细胞最浅。Mark Lessard博士，杰克逊实验室，Bar Harbor，缅因州，美国。

多光子成像系统，如徕卡的SP8多光子共聚焦系统(用于捕捉上面的视频)，使用更长的和更低破坏性的波长光束来激发组织深处的荧光蛋白，使神经科学家能够看到完整组织中的完整结构。

6.清晰:看透大脑

尽管成像系统有了改进，比如多光子激光扫描显微镜，但脑组织本身会导致光散射，从而阻碍成像。在2013年,Chung等人。发表了他们关于水凝胶方法CLARITY的开创性论文，该方法使脑组织透明，减少光的散射，对整个完整的大脑进行结构和分子分析。

7.大脑的实时成像

小胶质细胞(绿色，绿色荧光蛋白)和脑血管(德州红葡聚糖，红色)的多光子图像，在一个活的，麻醉转基因小鼠。Harris A. Gelbard, 2009年奥林巴斯生物景观数字成像比赛®。

8.与基因编码钙指标的成像活动

这个视频来自在实验室显示我 n体内表达基因编码钙指示GCamp6的视觉皮层神经元对移动光栅(右上角)的成像。

9.用核磁共振成像看看头部内部

这 视频 从 人类连接体计划 解释了主要扩散方向如何使用颜色来绘制水分子在大脑白质中扩散的不同方向。然后，这些数据被用于重建大脑中白质束的3D表示。