A，B，示例脊柱(A)的系列图像和示例脊柱(B)的三维重建，其中脊柱头显示为黄色，ASI显示为绿色
比例尺，200纳米
sLTP和对照(Ctrl)刺的sLTP早期、中期和晚期的ASI面积大小
韦尔奇t检验用于对数转换数据
早、中、晚三个阶段的ASI面积与脊柱体积之比
学分:马克斯·普朗克佛罗里达神经科学研究所 对大多数人来说，相机快门无情的啪嗒声是与旅行和度假联系在一起的再熟悉不过的声音了
当去一个新的地方探险时，各地的旅行者都在不停地寻找那张完美的、值得在Instagram上拍摄的照片
业余摄影师坚持拍摄多张照片，与模糊的背景、紧闭的双眼和拍照的路人搏斗，寻找那张永远难以捉摸的完美照片
事实证明，神经科学家在这方面与旅行者非常相似，他们不断开发和实践拍摄完美、清晰图像的新方法
但是，神经科学家对脑细胞及其小规模结构的详细快照不感兴趣，而不是风景如画的自然背景或引人注目的城市场景
MPFI的安田实验室非常精通大脑的小规模结构，专注于研究被称为树突棘的微小突触区室的动态变化
脊椎结构中被称为结构可塑性的强有力的变化允许突触强有力地调节它们的连接强度
通过这样做，大脑中的细胞可以主动加强重要的联系，削弱那些不太需要的联系
这个过程被认为是我们学习和记忆的基础
但是，在这样一个动态过程中，详细揭示脊椎的精细结构是一项艰巨的任务
直到最近，成像方法还缺乏这样做的能力
在最近发表在《神经科学杂志》上的一篇文章中，安田实验室的研究人员开发了一种强大的新成像策略，能够可视化结构可塑性过程中树突棘细微的超微结构变化
通过修改和建立一种被称为相关光和电子显微镜(CLEM)的既定成像技术，MPFI的科学家们已经利用了这两种成像方式所能提供的最佳效果
“树突棘是如此小规模的神经元区室，以至于用传统的成像方法很难获得结构变化方面实际发生的情况的准确图像，”Dr
MPFI科学主任安田良平
“使用更标准的光学技术，如双光子显微镜，树突棘看起来像光滑的球体
事实上，通过使用更强大的成像方法，比如电子显微镜，我们知道脊椎的实际大小和形状要复杂得多
因此，我们有兴趣了解在结构可塑性的不同阶段会发生什么变化，这样我们就可以更深入地了解脊柱的复杂性
" MPFI团队首次使用双光子光学显微镜和谷氨酸盐去包裹技术在单个树突棘中诱导结构可塑性
然后在三个不同的时间点中的一个固定诱导的脊柱，代表结构可塑性的主要阶段
在与MPFI电子显微镜中心的密切合作下，使用一种叫做ATUMtome的特殊设备，将含有被刺激的脊椎的脑组织样本切成超薄切片
然后利用电子显微镜的极高分辨率对这些切片进行再成像，以揭示超微结构的细节，并重建脊柱复杂地形的精确图像
“当我们开始这个项目时，我们的目标是看看是否有可能在结构可塑性的不同阶段收集脊椎，成功地重新定位它们，并使用电镜解析它们的超微结构，”孙晔博士描述道
D
前安田实验室研究生，该出版物的第一作者
“单一的、脊柱特有的结构可塑性以前从未以这种方式成像
博士；医生
MPFI电磁核心负责人内奥米·卡马泽瓦在帮助建立和优化我们的电磁项目工作流程方面发挥了重要作用
" 检查重建的脊柱图像，MPFI团队注意到树突棘富含蛋白质区域的独特变化，称为突触后密度(PSD)
这个区域对脊柱至关重要，与调节突触强度和可塑性有关
MPFI的研究人员发现，与对照脊椎相比，经历结构可塑性的脊椎中PSD区域的面积和大小明显更大
这些脊柱中的PSD增长发生在一个较慢的时间尺度上，需要数小时才能达到最大变化
有趣的是，当生长速度较慢时，受刺激的脊柱中的PSD结构快速重组
在结构可塑性的诱导下，PSD的复杂性立即增加，在形状和结构特征上发生了巨大的变化
“我们的成像策略综合了光学显微镜和电磁显微镜的优点，使我们能够研究以前从未见过的纳米级分辨率的脊柱结构变化，”Dr
安田精机
“未来，我们的实验室有兴趣将这一新方案与先进的分子技术(如SLENDR)相结合，研究脊柱结构可塑性过程中个体蛋白质动力学和精细的结构变化
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