荧光蛋白可协助破译斑马鱼“想法” _科学

据《新科学家》杂志网站近日报道，斑马鱼发现了它的午餐，它的大脑在想什么？现在，我们第一次能确切看到它的想法，而这要感谢一种研究单个神经元的新方式，可使研究人员追踪活体动物的大脑活动模式。相关研究报告发表在《当代生物学》杂志上。
实现细胞活动精细成像的标准方式，是通过基因改变的细胞来表达绿色荧光蛋白（），其在钙浓度提升时会被点亮，就像神经元被激活时发生的一样。
为了尝试观察单个神经元的活动，科研人员在日本国立遗传学研究所制成了超级敏感的荧光蛋白，并在4天至7天大、通体透明的斑马鱼幼体身上进行了测试。他们重点集中于斑马鱼的顶盖位置捕捉活动的迹象，而该区域正是斑马鱼大脑处理视觉信息的部位。他们搭建起液晶显示屏，用以向静止的斑马鱼幼体的一侧展示闪烁的点。随着点的出现和消失，研究人员观察到相应的闪光自斑马鱼的顶盖发出，而这反映了它的神经活动。
当科学家把闪烁点从左侧移动到右侧，或从上方移到下方时，他们又在顶盖位置看到了水平和垂直方向的大脑信号，展现了所谓的“视网膜脑图” 。来自每只眼的视觉信息会在相反的脑半球得到处理，因此右眼看到的景象会被复制到顶盖的左侧，反之亦然。
大脑地图和实际活动的规模差异在于，垂直方向的放大倍数要比水平方向的倍数更高，但为何出现这种情况目前尚不清楚。研究人员称，他们认为鱼眼和人眼发现高度差异的能力均好于其发觉水平差的能力。而这是一个有趣的问题。
研究小组随后引入了活体草履虫，这种微小的单细胞有机体是斑马鱼的食物。其被放置在幼鱼的头部附近，当它处于静止状态时，幼鱼没有任何回应，但当它开始游动时，斑马鱼脑部的信号便会和猎物的运动步调趋于一致。
【荧光蛋白可协助破译斑马鱼“想法”】最后，科学家还观察了斑马鱼和草履虫同时自由游动时幼鱼的大脑信号。在幼鱼捕捉到猎物之前，信号会聚集在顶盖前方，这表明，这一区域的激活能够与幼鱼随后的运动通路激活联系起来。
现在，研究人员正在试图观察斑马鱼整个大脑的活动，未来他们还将探索其在学习等情况下的神经元活动，而这对于了解人类思考时涉及的基本神经回路工作模式有所帮助。
此外，科研人员还希望了解随着斑马鱼的成熟，它们的神经回路会如何进行生长。这将是下一个较大的障碍，因为只有斑马鱼的幼体是通体透明的，这就需要一个“窗口”或是极其敏感的光学试剂。而此次使用的新型绿色荧光蛋白的分辨率就十分惊人，因此实现上述目标并非遥不可及。

科技日报张巍巍