腦虹

腦虹是科學家最新發明的有關老鼠大腦細胞(神經元)的一組彩色成像圖。而展示這種彩色腦細胞成像的技術，有一個十分奇特的名字“brainbow”，它和彩虹的英文“rainbow”只差一個字母，因此，有人把它稱為“腦虹”。儘管彩色照片對於現代人來說已經太過普通，但是能讓腦細胞呈現出90多種鮮明的顏色，在人類的科技史上卻是一個重要的突破。

基本介紹

• 中文名：腦虹
• 外文名：Brainbrow
• 解釋：有關老鼠大腦細胞彩色成像圖
• 研究團隊：哈佛大學的博士後讓·李維

研究歷程

美籍華裔科學家錢永健、美國生物學家馬丁·沙爾菲和日本有機化學家兼海洋生物學家下村修三人獲得2008年度諾貝爾化學獎。幫助他們獲獎的是綠色螢光蛋白(Green Fluorescence Protein, GFP)。這種蛋白為生物與醫學實驗帶來革命，它發出的螢光像一盞明燈，幫助研究人員照亮生命體在分子層面和細胞層面的諸多反應。

科學家們用綠色螢光蛋白開發出各種螢光染料，廣泛套用於生物和醫學實驗。使用這些螢光材料作出的最具代表性實驗莫過於2007年的“腦虹”(Brainbrow)。

“腦虹”是一種彩色腦細胞成像技術，看上去極似印象派繪畫。這項研究是以哈佛大學的博士後讓·李維為首的研究團隊完成的。研究的靈感就來自這個綠色螢光蛋白。研究人員將這種基因移植到實驗老鼠體內，並且只讓它們的神經元發光。最早那批實驗鼠的神經元只發出綠光。後來研究人員設法給其他老鼠注入別的基因，使它們的神經元發出紅光、黃光和綠光。研究者們能一次性就為幾百個神經元細胞染上90多種色相鮮明的顏色，通過這種辦法很大程度上解決了腦細胞成像的顯示問題。

這種方法稱為“腦虹”。利用“腦虹”，研究者將能夠追蹤神經元在神經系統中的活動，從而獲得對神經系統的組織和功能的新理解。

作用

“腦虹”技術可幫助科學家建立大腦神經網路詳盡圖表

憑藉引進細菌、珊瑚與水母的基因，科學家們給實驗鼠原本紅色的大腦染上五顏六色，以期釐清神經腦細胞建立聯絡的主道與支線。這項被稱為“腦虹”的新技術公布在11月1號的《自然》雜誌上。它的發明者，哈佛大學的專家們認為，這將使科學家能夠建立大腦神經網路的詳盡圖表，有助於對大腦工作方式進行深入研究。

在此之前，顯示神經元細胞的技術最多只能使用兩種顏色，這就是高爾基染色法。至今仍在使用的高爾基染色法由義大利醫師於1876年創立並發展，該法每次都將全部神經元細胞塗以顏料，但結果是只能使很少一部分成功染色。
相比之下，“腦虹”技術可使研究者們一次就給幾百神經元細胞成功染上90多種區別分明的顏色。套用遺傳再結合技術，研究者們首先將色素基因與DNA打包並將其插入可孕育成老鼠的細胞基因組，隨著細胞的分裂、老鼠胚胎的形成，這些色素基因也隨之分裂生長。為激活這些色素基因，研究人員再將一種來自細菌的重組基因植入老鼠細胞。通過在老鼠的不同部位或不同發育階段使用色素基因，科學家們就可以對不同類型的細胞塗上不同的顏色。
研究小組成員傑夫·利希曼解釋稱，“腦虹”技術“就像彩電顯示器用紅色、綠色與藍色組合製造出各種顏色一樣，存於神經元細胞內3種甚至更多的螢光蛋白質通過化合就可生成多種色彩。”不同的是，“腦虹”技術採用的是“青、紅、黃”3種基因色素。紅基因色素來源於珊瑚，而青色素與藍色素則是由水母中的綠色螢光色素加工而成。染色後的切片圖片看似一幅抽象畫，既絢麗美觀又頗具科研價值。研究小組透露，他們已使用該技術觀測老鼠的神經系統，並觀察到了一些有趣的且未被人發現過的神經元細胞分布模式。
較高爾基法而言，“腦虹”技術也存在一些缺點。被施以“腦虹”的老鼠大腦看起來仍和普通的一樣，那些豐富的顏色必須在螢光顯微鏡下才會顯現，這種顯微鏡非常昂貴，價值幾十萬美金，而高爾基法的染色切片使用普通顯微鏡即可觀測；另一個局限性是，該技術只能套用於基因改造過的或轉基因的動物，目前科學家們的選擇只有老鼠，高爾基法卻適用於任何動物，包括人類。
儘管有以上缺陷，但畢竟“腦虹”技術為神經細胞學家們展示了一幅更為完整的大腦圖景。