波士顿儿童医院 信用:CC0公共领域 神经元网络是如何连接起来形成功能电路的？这是神经科学中长期存在的问题
为了回答这个基本问题，波士顿儿童医院和哈佛医学院的研究人员开发了一种新的方法来研究这些电路，并在这个过程中了解更多关于它们之间的联系
“神经网络很广泛，但它们之间的联系真的很小，”李伟忠博士说
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波士顿儿童和哈佛医学院的科比神经生物学中心
“因此，我们必须开发技术，在非常大的面积和体积上以极高的分辨率观察它们
为了做到这一点，他的团队开发了一种改进的大规模电子显微镜的方法——这种技术最初是在20世纪50年代开发的，使用加速电子束来观察极小的结构
“但电子显微镜的问题是，因为它提供了如此高的图像分辨率，所以很难研究整个神经回路，”李说，他的实验室对学习神经回路是如何构成功能和行为的基础感兴趣
“为了改进这项技术，我们开发了一个自动化系统，可以以高分辨率成像，但规模要包括神经回路
《细胞》杂志上发表了一篇描述这项工作的论文
自动化、更快、更便宜的电子显微镜技术 传统的电子显微镜需要手工收集成千上万的组织样本到一个网格上
该组织被切成40纳米厚的切片，大约比人的头发细一千倍
该技术自动收集样本，给每个部分分配一个条形码，然后将它们应用到传送带上，然后通过电子显微镜(如电影放映机)进行传送
这项技术的一个优点是每个神经元在每个组织切片上都有标记
“当电子穿过每一部分时，我们可以对每个神经元进行精细的成像，”李解释道
“因为所有的部分都标有条形码，所以我们知道每个部分的确切位置，这样我们就可以重建电路
" “这项新技术使我们能够更快、更自动化地进行电子显微镜检查，质量高，但价格合理，”李说
在他们的论文中，该团队提供了GridTape仪器设计和软件，使大规模的电磁能为更大的科学研究团体所获得和负担得起
果蝇脊髓的个案研究 该团队使用GridTape方法研究果蝇的腹侧神经索，该神经索类似于脊髓
它包含了苍蝇用来移动四肢的所有电路
他们的目标是:创建一个控制运动功能的神经回路的综合地图
“通过将这种方法应用于整个神经索，我们能够重建其所有的运动神经元，以及大量的感觉神经元，”李说
在这个过程中，他们在苍蝇身上发现了一种特殊的感觉神经元，被认为可以检测负荷的变化，比如体重
“这些神经元非常大，数量相对较少，它们与身体两侧相同类型的运动神经元直接相连，”李说
“我们相信这可能是一个帮助稳定身体姿势的电路
" 从这项工作中，该团队创建了一个开放注册的1000多个运动和感觉神经元重建的地图
“它允许世界上的任何人访问这个数据集，观察他们感兴趣的任何神经元，并询问他们与谁有联系，”李说
未来应用 现在有了绘制更大的神经回路的能力，李相信这项技术可以用于研究更大大脑中的神经回路，并测试对神经功能和行为的预测
他的团队现在正在老鼠身上研究这项技术，英国和日本的其他研究人员正在将这项技术应用于多种动物系统
此外，该技术具有更广泛的潜在用途，大量样品需要以非常高的分辨率成像
“所以，原则上，如果人们需要产生大量的数据，可以通过使用这种技术来发展各种形式的电子显微镜，”李说，包括使用电磁或低温电磁来解决蛋白质结构的脱氧核糖核酸测序。
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