科學人雜誌
神經科學

透視大腦神經圖譜

2021-03-01 撰文/陳其暐 攝影/王竹君
大腦運作何其複雜?若能描繪出大腦神經連結的圖譜, 意識之謎、各種腦部病變都可能獲得解答。這個極富開創性的跨領域 挑戰,需要環環相扣的研究策略。

重點提要

  1. 繼人類基因組計畫之後,下一個科學聖杯是解開人類大腦神經連結的圖譜,所需的知識、技術與人力超過以往,研究經費將高達數百億美元。
  2. 建構神經圖譜、了解神經元之間的溝通方式,需要跨領域開發新技術,包括生命科學、電機工程與資訊科技,並以不同型式的實驗交互驗證。
  3. 台灣的科學研究資源與人才都十分有限,必須了解自己的特色、合作創新,發展關鍵技術。
▲精采可見:超解析光學顯微鏡結合強大的電腦運算軟體,果蠅腦中表現的無數螢光蛋白在電腦螢幕上化為精細又繽紛的圖譜,是清華大學腦科學研究中心主任江安世近期的得意之作。實驗室裡一片漆黑,沒有任何研究人員在場,卻隱隱傳出儀器的低鳴聲,「超解析光學顯微鏡」連結著電腦,正在自動運作。從簾幕的細縫看去,一台電腦螢幕透出紅綠交雜的光芒,畫面上「半幅」組織影像則是後方「受激拉曼散射顯微鏡」(stimulated Raman scattering microscopy)運算出來的資料:研究人員正在發展一種關鍵技術,以偵測特定單一分子在活體果蠅腦中的分佈,可得到奈米(nm)尺度的功能性圖譜。這裡是清華大學腦科學研究中心。走在白色長廊上,兩側的房間內都是與果蠅相關的各種實驗設施,腦科學研究中心主任江安世隨手打開一間實驗室的門,我們看到與剛才截然不同的場景—裡頭十分明亮,讓人不由得注意到實驗桌旁堆疊的許多試管架,上面插滿試管,每支試管都飼養了近百隻的果蠅。好幾位研究人員正在實驗桌上仔細處理果蠅,根據實驗設計一隻隻解剖、取出大腦,以便置於顯微鏡下觀察,進而驗證大腦運作的假說。清華大學腦科學研究中心邀請了台灣各領域...

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# 關鍵字:神經科學顯微鏡透明液果蠅
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