图片源于：https://healthenews.mcgill.ca/optomapping-a-breakthrough-method-for-exploring-synaptic-connections-in-the-brain/
位于麦吉尔大学健康中心的研究所（The Institute）的科学家们实施了一种名为“光图映射”（optomapping）的开创性方法，该方法极大地加速了对大脑中神经元的研究。
由耶斯珀·肖斯特龙博士（Jesper Sjöström, PhD）领导的这一研究，发表在《创新》（The Innovation）期刊上，为我们提供了前所未有的关于神经元如何连接和沟通的见解，这为更好地理解癫痫、自闭症等神经系统疾病带来了希望。
加速理解神经元
人脑中估计含有100万亿个突触（synapses）——这些微观连接让神经元得以沟通。长期以来，研究这些连接一直是一个挑战，因为传统的方法使用微型电极，耗时且每天只能识别少数神经连接。而光图映射技术彻底革新了这一过程。
“使用光图映射，我们可以在短短一个小时内映射数百个神经元，揭示数十个连接，”肖斯特龙教授解释说，他是研究所脑修复与综合神经科学（BRaIN）项目的科学家。“这代表着一个巨大的通量提升，使我们能够探索比以往更大的脑区域。”
研究团队测试了超过3万个候选连接，并对小鼠大脑视觉皮层中的约1800个突触进行了特征化。他们的发现揭示了大脑通信网络组织的新见解，例如不同类型的抑制神经元如何与其他细胞连接的独特方式，以及这些连接的强度如何根据大脑皮层的层次而变化。
神经系统疾病的应用
在这项研究中，研究人员分享了使用光图映射所取得的三项关键发现。首先，他们发现不同类型的抑制神经元上独特的连接模式，挑战了传统对大脑皮层层次中信息流动的理解。其次，他们展示了大脑的通信模式是经过精心平衡的，其中一些连接放大信号（兴奋），而另一些则抑制信号（抑制）。最后，他们观察到了不同神经元类型的激活失衡，抑制始终对兴奋进行调节。这一发现可能有助于解释健康与疾病状态下的大脑功能。
“自闭症和癫痫等疾病通常涉及兴奋和抑制神经元之间的失衡，”博士后研究员克里斯蒂娜·周（Christina Chou, PhD）表示，她是该论文的第一作者。“光图映射为我们提供了定位这些变化的工具，这可能会导致更有针对性和有效的治疗。例如，通过识别自闭症中特定的连接失衡，光图映射能够帮助研究人员设计恢复大脑自然沟通模式的治疗方案。”
合作与影响
该项目得益于研究所分子成像平台提供的尖端技术和专业知识，在那里以高分辨率捕获和分析神经元的三维图像。该平台的先进成像能力使研究团队能够以空前的清晰度可视化和分析神经树。
这项研究得到了多方资助，包括蒙特利尔综合医院基金会、加拿大健康研究院（CIHR）及魁北克研究基金会（FRQ）的资助，以及自然科学与工程研究委员会（NSERC）和麦吉尔大学对团队成员的奖学金支持。
展望未来，研究团队计划利用光图映射研究神经发育障碍（如脆性X综合症）中连接模式的变化。这种与癫痫发作风险升高相关的遗传疾病，强烈影响突触，因此是使用这一新方法高通量能力的绝佳候选对象。研究人员旨在加速神经科学的发现，推动精准医疗的实现。
