大脑的研究探索

如题所述

对大脑的其他研究探索
有不少科学家又在关注,能否通过人工手段激活人脑中的那些被压迫、被忽略的“天才按钮”。也就是说,通过人工途径把一个普通人变成天才。对此,米勒博士也曾表示,他有能力借助手术刀和一两件神经外科器械,彻底改变一个人的思维方式,甚至改变他的个性和信仰。
澳大利亚弗林德斯大学的科学家认为,借助磁场切断人大脑内一些区段,就完全可以激活那些超级数学和艺术天分。澳大利亚科学家在17名志愿者身上进行了试验,结果证明了这一点。研究人员对志愿者的整个大脑进行磁刺激,把他们大脑皮质的有关部分断开几秒钟,获得了惊人的结果。有5个人能很快算出某个日子是星期几,还有6个人能凭记忆把马头画得一点儿也不差,其余的人轻易就能记住好几个通信地址。这些试验动摇了人们从前的“天才源于勤奋”的信念。在一定程度上,一个人的非凡才能是与生俱来的,关键在于如何找到并启动这些“天才按钮”。只要人类了解了大脑神经元运转的更多细节,掌握了更尖端、更先进的医疗技术,就有能力将常人变成天才。
科学家借助最新实时成像技术观察大脑工作过程
2014年5月,美国迈阿密大学(UM)科学家开发出一种新的实时成像技术,第一次让人们能直接看到活动物脑中蛋白质之间的相互作用。
蛋白质的“社交网络”
蛋白质虽小,它们之间的相互作用形成了网络,就像人类的社交网络那样。虽然网络的级别不一样,但在一个既定网络的基本单位之间,发生的行为都大致相同。新技术能让科学家以可视化方式看到动物脑中蛋白质之间的相互作用,在不同的时间、不同的位置看到它的发展变化。这种互相作用就像有机生物之间的联系交往。
研究人员选择了果蝇胚胎作为实验的理想模型,因为果蝇的脑结构比较简单,而且透明,用一台荧光寿命成像显微镜(FLIM)就可能看到细胞的内部过程。观察结果对其它动物的脑,包括人脑也是适用的。
在实验中,研究人员给果蝇胚胎中的两种蛋白质做了荧光标记:一种是RhoGTPaseCdc42,也叫细胞分裂控制蛋白42,它是一种发育必需的、被广泛表达的蛋白质,由绿色荧光蛋白标记;另一种是Cdc42的信号搭档——调节蛋白WASp,也叫威斯科特—奥德里奇综合征蛋白,由红色荧光蛋白标记。目前科学家认为,这两种蛋白结合在一起,能在脑发育期间帮助神经元生长。而且人脑中也有这两种蛋白。
“交往”中的能量转移
以前人们在观察细胞内部时,需要对细胞进行化学或物理处理,这样很可能扰乱或杀死细胞,也就无法研究蛋白质在细胞天然环境中是怎样相互作用的。
研究小组利用一种叫做福斯特共振能量转移(FRET)的原理克服了这一难题。福斯特共振能量转移也叫荧光共振能量转移,是指在两个不同的荧光分子(基团)中,如果供体分子的发射光谱与受体分子的吸收光谱有一定的重叠,当这两个分子距离足够近时,就能观察到荧光能量由供体向受体转移的现象。
当两个小蛋白质靠得足够近时(通常是小于8纳米),就会发生这种能量转移,使供体分子的荧光寿命缩短,从3纳秒缩短到2.5纳秒。这种现象可作为两个蛋白质之间发生了物理作用的证据,也是一种分子信号,显示出活动物体内特殊蛋白之间在何时何地发生了相互作用。
研究人员发现,在果蝇胚胎的脑中形成新突触的同时同地,神经元内互相作用的蛋白质间也发生了能量共振转移现象。
“以往研究显示了Cdc42和WASp在试管中能直接结合在一起,而这是首次直接显示了两种蛋白质在脑中的相互作用。”奇巴说,“我们的最终目标是创造一种方法,能对脑中蛋白质间的相互作用进行系统地检查。现在基因组计划已经完成了,下一步就是要掌握那些基因编码蛋白在我们体内都干些什么。”
化学基因疗法给大脑装上药物开关
英国伦敦大学学院科学家最近找到一种“入侵”大脑的新方法:通过基因工程改造脑细胞,使神经元在遇到某种药物时会放电,以此治疗癫痫发作。这种化学基因疗法已在有类癫痫症状的小鼠身上进行实验,也将很快用于人类。相关论文在线发表于最近的《自然-通讯》(Nature Communications)杂志上。
化学基因学以光基因学为基础。在光基因学中,打开光开关,转基因脑细胞受到光照会放电,因此可用一种“光开关”选择性地激活特定神经元。但这需要在脑中植入光纤,所以用这种方法治疗脑紊乱不太实际。而化学基因学不需要光纤,但要用特定化学物质而不是光才能引发神经元放电。这样更有潜力,让人服药比把光引入大脑更容易。

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