透視〝看〞世界的秘密

只要是研究神經科學，瞭解神經系統的結構、功能及功能性的網絡連結是至關重要的。主要來自美國和德國的跨國性科學家研究團隊，解析了重建在面積微小到只有114μm(微米)×80μm小鼠視網膜上的950個神經元，透過對視網膜神經突觸的結構解析，以及個別神經突觸相互連結的迴路內容，透視了窺〝看〞世界的秘密…。

研究團隊包含來自德國的馬克斯-普朗克醫學研究所（Max-Planck Institute for Medical Research）、美國的麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology）霍華德休斯醫學研究所（Howard Hughes Medical Institute）的腦與認知科學系（Department of Brain and Cognitive Sciences）珍那理雅農業研究中心（Janelia Farm Research Campus）、加拿大的達爾豪西大學（Dalhousie University）心理學和神經科學系、以及來自奧地利的分子病理學研究所（Institute of Molecular Pathology）。

首先，是德國馬克斯-普朗克神經生物學研究所以及美國霍華德-休斯醫學研究所的教授與學生們，將小鼠大腦組織切成薄片，而後借助電子顯微鏡進行掃描，繪製了將近一千個神經元的老鼠與果蠅視網膜迴路的3D圖像基本模型，雖然所呈現的區域只佔整個視網膜的0.06%，卻是由300名學生耗時近3萬個小時繪製完成。

另兩組團隊則分頭行動，主要探討及偵測果蠅的視覺運動系統，探測確定方向的視覺運動；另一個小組對同一個探測器網路進行了分析，瞭解細胞如何對光線刺激做出反應。由於眼睛表面的光感受器細胞本身無法探測到運動，研究小組將重點集中到兩個下游處理的神經元細胞T4和T5。

一組研究人員使用半自動化的電子顯微鏡，以傳統的神經計算模式重建了果蠅視覺神經髓質的基本連接網絡，此一網絡總計有在379個神經元之間相互連結的8,637個化學突觸。研究結果也發現了一個新型的運動偵測迴路，此運動偵測迴路和視覺方向選擇性有相當一致的線路。

另一組研究人員則使用鈣成像技術，利用螢光蛋白標記細胞，這種蛋白能夠在神經元細胞處於活躍狀態時發光，可以顯示不同神經元細胞如何對4種基本運動方向，即向上，向下，向左和向右做出反應，特別是相對於”開”與”關”的反應。 

從這研究中，科學家們發現了視網膜​​神經元的運動迴路，並進一步用已知的網絡運算試圖提出及說明其功能機制。這項能夠對老鼠和果蠅視神經網路進行測繪的研究突破，也標誌了科學家在揭開人類大腦謎團的道路上又向前邁進一步。

從封面圖看，球狀的是7個神經元的傳導網絡及它們和細胞或組織間的相互連結。整個圖中總共有112個藍色連結球，950個神經元總計有高達579,724個連結球，而一個小鼠的視網脈神經網路就有如此的複雜。

人類大腦含有大約800萬個神經元細胞，若以現有技術繪製完整圖像估計需要5.7億年。未來，這項研究技術將有望讓科學家繪製更為複雜的人類大腦圖3D圖，同時借助更強大的電腦運算來完成這項看似不可能的任務。（呂誌翼、許敏 編譯）

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