科幻電影常有光束或鏡頭穿透人腦,跟隨神經足跡影響主角思考的畫面,但你可曾認真想過,大腦─這個離你最近但又看不見的器官,裡頭千絲萬縷的神經網絡到底是怎麼一回事?

神經科學家為了觀察大腦的結構,使用的方法是給予生物特定刺激,然後用螢光定位腦內參與活動的分子,觀察分子被刺激前後如何動作。然而,可見光無法穿透比較厚的組織,過去只能將腦部組織切成薄片,才能用顯微鏡觀察,但是切片就破壞了大腦的整體性,無法呈現完整的神經結構。

為解決此問題,中研院院士江安世與應用科學研究中心副研究員陳壁彰,研發出「透化層光定位顯微鏡」,運用能取得大範圍樣品影像的層光顯微術以及生物組織澄清技術,讓目標生物的大腦變透明,使可見光順利通過;再輔以具有數十奈米等級空間解析度的單分子定位顯微術,可鑑別出相距約20奈米的分子,就能在短時間內偵測出大腦裡頭個別分子的位置,順利打開大腦的潘朵拉盒子。

這項新的顯微鏡系統,可在比細胞大將近一萬倍的組織,定位其中所有蛋白質分子,進行果蠅全腦的攝影。此技術成功解構果蠅全腦的多巴胺神經網路,「看見」記憶蛋白在特定神經細胞突觸上的新生,可望揭開大腦記憶機制的神秘面紗。(中研院提供、李侑珊整理)

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