大脑是宇宙中最复杂的结构之一,研究脑科学和神经环路有助于深入理解人类的思维、情感和行为。为了解脑科学的发展动态和趋势,领悟创新驱动力,武汉光电国家研究中心实践团队于11月底赴华中科技大学苏州脑空间信息研究院展开调研活动。团队成员孟兆阳、邹出、唐蕾利、李许晗、唐斐芳、张哲6位同学参与调研,通过文献调研、实地考察、实验学习、案例研究等方法,对脑科学的前沿探索以及研究院在全脑介观神经连接研究中的贡献有了深刻认识。
实践团队首先参观了位于研究院四楼的P2实验室。在这里,SPF(Specific Pathogen Free)级别的小鼠被饲养在恒温恒湿的周期性照明的环境里,以最小化外界干扰对小鼠的影响。科研人员们使用人工改造的转基因病毒对小鼠进行神经环路示踪。通过病毒感染目标神经元,诱导神经元表达荧光蛋白,从而实现大脑环路的可视化。
在更换实验服后,团队成员来到生化平台继续学习。工作人员正各司其职,以流水线方式对实验后的小鼠进行灌流、取材、成像等一系列实验。在工作人员的指导下,团队成员学习了扫片机成像操作。
在样本制备及处理实验室,团队成员观察了样本制备的全过程,深刻感受到科学研究中严谨性的重要性。在样本制备学习环节,团队成员实际参与了一些操作(如灌流和样本包埋准备),并使用显微镜对制备完成后的样本进行初步检查,验证其是否满足后续实验的要求。
显微光学切片断层成像(Micro-Optical Sectioning Tomography,MOST)系统是研究院的核心技术平台之一,主要用于实现高分辨率的全脑三维成像,在亚微米水平获取细小如神经元轴突、树突的三维结构信息。在学习环节,研究员介绍如何选择样本扫描的起始点、设置扫描参数以及调节显微镜焦距。通过工作人员的介绍和对成像数据的观察,团队成员深刻感受到这项技术为神经元追踪和脑区分析带来的革命性突破。
通过参观学习,团队成员总结了研究院能够高效、高质量完成科研任务的先进性经验:一是平台之间相互协作,高效完成科研任务。分工明确、配合紧密的工作模式大幅提高了科研效率,使得科研团队能够高效、成批量地完成科研任务。二是实验操作专业,保障任务质量。研究团队具备高度专业化的技能,确保每个步骤都能达到科研任务的预期目标。三是顶尖技术,助力脑空间探测。在MOST成像技术的基础上,研究院持续进行技术创新,为科研成果的高效转化奠定了基础。
通过技术创新,华中科技大学苏州脑空间信息研究院在解析大脑结构和功能方面已取得显著进展,为理解大脑的复杂性提供新的工具和视角。这些技术的应用,不仅推动了脑科学研究的发展,也为未来的脑科学探索提供了新的方向和可能。