Science：新技术实现活体小鼠大脑高清晰成像

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克斯-普朗克生物物理化学研究所的Stefan Hell研究小组利用开发的STED显微镜首次成功地拍摄下了活体小鼠大脑中的详细图像。以前所未有的低于70纳米的分辨率捕获的图像，使得神经细胞间相互沟通的微小结构也得以显现出来。STED显微镜的应用为神经学家破解大脑中的基本过程开辟了许多新可能性。相关成果发表在《科学》(science )杂志上。

从科学家开始研究大脑，他们希望能够更好地观察脑内活动。然而，一直以来研究人员只能在电子显微镜 下观察死亡的细胞，他们从来没有能够在高分辨率的设备下微观地观察一个活的动物的脑细胞在内部运作的状态。现在，马克斯-普朗克生物物理化学研究所的Stefan Hell研究小组首次成功打破这一现象。

在近日的实验中，研究人员切掉了一只老鼠的头骨的一小部分，然后用一个玻璃窗取代，然后利用STED显微镜对玻璃窗内的情况进行观察，使这一研究发展到一个全新的水平，使科学家更容易地看到大脑 内的微观环境。该研究团队首次从基因方面改造小鼠，使某些脑细胞发荧光。然后重点研究发荧光的细胞，他们在STED显微镜上增加了软件，完全清除不亮的部分。结果显示，存在于一个活生生的老鼠大脑外部部分的神经元的超高分辨率实时图像。

新的显微镜提供清晰的图像，分辨率下降到70纳米，清晰度是普通显微镜的四倍，足以让科学家看到树突棘(dendritic spines)的实际运动，这可能有助于研究人员理解它们的运动机制。STED显微镜可应用于从材料学研究到细胞生物学等广泛领域。在这一显微镜下，可获得对细胞培养物和组织样品独特见解。单个神经细胞的首个实时视频证实微型的囊泡递质在长神经细胞末端发生了迁移。

目前，Stefan Hell和他的团队已经开始考虑进一步的研究方法，使研究人员能够在这种高分辨率的图像中研究任何活脑细胞，而不只是表面上的脑细胞。研究小组希望通过利用这些越来越精细的大脑结构图谱，能够在分子水平上阐明突触的组成和功能。此外，这些见解也能够有助于更好地了解突触功能异常所导致的疾病，例如自闭症和癫痫等。

原文摘要：

Nanoscopy in a Living Mouse Brain

We demonstrated superresolution optical microscopy in a living higher animal. Stimulated emission depletion (STED) fluorescence nanoscopy reveals neurons in the cerebral cortex of a mouse with <70-nanometer resolution. Dendritic spines and their subtle changes can be observed at their relevant scales over extended periods of time.