單細胞分辨率快速全腦成像

了解細胞水平上的現(xiàn)象與生物體水平上的活動是系統(tǒng)生物學(xué)的一個重要挑戰(zhàn)。一直以來科學(xué)家們在大腦研究中相互協(xié)作，旨在闡明將神經(jīng)活動轉(zhuǎn)變?yōu)橐庾R和其他復(fù)雜大腦活動的機制。

在單細胞分辨率上進行全腦成像是研究人員迫切需要的技術(shù)之一。這種成像通常要求制備出高度透明的樣本以減小光散射，隨后在不同的切片中用熒光探針標記出成像神經(jīng)元從而生成3D圖像。然而，當前的一些方法存在的缺陷阻礙了全面研究這種關(guān)系。

新型高通量方法標志著一個重大的飛躍，它能夠在單細胞分辨率上提供的快速全腦成像，其采用基于氨基醇（aminoalcohols）的簡單實驗方案來清理及透明化大腦樣本。

結(jié)合光層照熒光顯微鏡，CUBIC可對一些哺乳動物如小鼠和靈長類動物系統(tǒng)進行快速成像，表明它可以測量不同大小的大腦。并且，還可用它來獲得下丘腦晝夜節(jié)律中心基因表達模式的時空細節(jié)。此外，結(jié)合來自相反方向的圖像，CUBIC可實現(xiàn)全腦成像及直接比較不同環(huán)境條件下的大腦。

CUBIC克服了以往一些方法的障礙。其中一個就是清理和透明化實驗方法，其只需用兩種試劑在相對較短的時間內(nèi)連續(xù)浸沒固定組織。第二，由于低淬滅性CUBIC與許多的熒光探針兼容，使得可以使用具有較長波長的探針，減小了全腦成像的同時引入多色彩成像的散射問題。zui后，它具有高度可重復(fù)性和可擴展性。盡管其他的一些方法獲得了其中的一些特性，CUBIC是實現(xiàn)所有特性。