可植入小鼠头部的迷你显微镜问世

2016-04-22新闻资讯

美国斯坦福大学的一个研究小组开发出一种微型显微镜,小到可装入自由活动的小鼠头部,使研究人员可同时观察小鼠大脑细胞的活动及整个动物的行为。该装置给研究人员提供了使用转基因小鼠来研究人类疾病的新方式。相关成果发表在最近出版的《自然•方法学》杂志上。

    自从研究人员在20世纪80年代培育第一只转基因小鼠以来,小鼠就成了实验室医学研究的首选动物。目前,已经有了从帕金森氏症到哮喘等多种人类遗传疾病的小鼠“模型”。但要找到细胞内的活动跟动物作为一个整体行动的相关性,仍然是一个挑战,迄今为止还无法对自由活动的小鼠内细胞级别的活动进行成像。

    为此,斯坦福大学的马克•施尼策尔研究小组设计了一个重量仅为1.1克的微型显微镜,可在不明显损害小鼠运动能力的情况下与其大脑相连。该装置一直被用于研究活动小鼠大脑内的只有一个细胞宽度的毛细血管中的血液循环。

    该显微镜附于麻醉小鼠的头部,同时研究人员将一种标识染料注射入小鼠脑部以标记血浆,但血细胞并不受影响。显微镜通过一束光学纤维利用一个汞弧灯所发出的光。灯光引发染色血浆发出荧光,并将个别的血细胞显示为暗点。图像由光纤束反射后送到一个记录图像的相机。这个相机每秒钟大约能拍取100张图像,借此,研究人员就能观察到在大脑中流动的个别血细胞的高速视频。一旦小鼠从麻醉中醒来,就有可能观察到它行为正常时的细胞运动。

    通过使用可实现脑部细胞活动可视化的染色剂技术,研究人员就可观察到,当小鼠运动时其涉及控制运动的浦肯野(Purkinje)神经细胞是怎样比休息时变得更为活跃的。施尼策尔表示,该项进展使得研究人员能观察动物运动时的细胞动,而且已在小鼠身上进行了这样的实验。这样,研究人员就能在监测小鼠的活动时,检视小鼠的疾病模式,同时观察这些细胞的活动情况。