腦神經網路3D影像系列報導 - 最hot科學-從果蠅之小 見生命之大

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從果蠅之小 見生命之大


清華大學教授江安世的團隊對果蠅嗅覺腦圖譜的研究結果,發表於頂級生命科學期刊《細胞》上,除了描繪果蠅的神經系統,這項成就有著更深遠的意義:揭開人類大腦的秘密。

撰文/龐中培



在人類基因組計畫完成之後,科學家發現人類大約有3萬多個基因,產生約10萬種蛋白質。以人類的蛋白質之多、神經系統之複雜,要一口氣揭開人腦的秘密,所面臨的困難,無法想像。從許多果蠅的研究中,科學家發現了果蠅的確有記憶與學習的能力,也發現了相關的基因,這類基因也參與了哺乳類動物的學習與記憶。江安世指出,他的研究只是建立果蠅腦圖譜的一小步,但卻證明有了優異的技術,建立果蠅腦圖譜的目標將可完成,就如同在人類基因組計畫之前的前導計畫一樣。

目前許多團隊得到的研究成果,已經逐一彙整,放置在清華大學「果蠅腦科學基因體計畫」(FlyBrain Neuro-enomics)的資料庫中。這個計畫由美國冷泉港實驗室(Cold Spring Harbor Laboratory)、清華大學與國家高速網路與計算中心共同成立,目的是確認果蠅有關學習與記憶的基因,建立資料庫,以三維影像顯示果蠅腦部神經網絡基因表現,同時發展三維顯微影像技術,並且將應用面擴展到哺乳動物。

在這個資料庫中,研究人員可以查詢某種氣味受體所與之結合的氣味分子種類,而在結合之後神經刺激透過哪條傳遞路徑傳遞到哪個嗅覺小球,之後再由蕈狀體中哪個部位接受這個訊息;這些都以神經元為單位繪製出路徑。而透過特殊的偏光眼鏡所見到的三維影像,就好像浮凸在空間之中,幾乎伸手就可以觸摸到該神經元伸出的分支。

對於這項計畫,冷泉港實驗室的研究員塔里(Tim Tully)曾說:「這是基因組計畫的延伸,從二維的基因序列解讀,進入到三維的基因表現影像。如果未來成功利用顯微影像技術建構小鼠與人類的腦神經網絡圖譜,其影響力可以等同人類基因組計畫對生命科學研究與生物科技應用的貢獻。」

(更多詳細內容,請看2007年6月號《科學人》)

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該報導提及國家高速網路與計算中心為其合作單位,與美國冷泉港實驗室、清華大學共同建立果蠅腦科學基因體資料庫





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