新型改進型技術或能繪制出斑馬魚的腦細胞連接性

　　幼年斑馬魚（Danio rerio）的小尺寸和半透明特性使其成為了一種能研究全腦神經回路結構和功能的獨特實驗性系統；然而，大多數神經元類型之間的連接模式仍然是未知的；這一知識差距或許就強調了科學家們對有效的神經回路繪圖工具的迫切需求，尤其是那些能整合結構和功能分析結果的工具。近日，一篇發表在國際雜志Frontiers in Neuroanatomy上題為“Cre-Dependent Anterograde Transsynaptic Labeling and Functional Imaging in Zebrafish Using VSV With Reduced Cytotoxicity”的研究報告中，來自弗吉尼亞理工大學等機構的科學家們通過研究開發了一種改進型的方法來繪制斑馬魚的大腦結構，這一研究進展或能幫助理解人類大腦的功能。

　　對9天大斑馬魚進行視網膜受體神經元的標記。

　　研究者Yuchin Albert Pan說道，大腦的線路圖或許是一種能幫助理解疾病關聯性的強大工具，比如，自閉癥譜系障礙的主要特點就是缺少長距離連接以及大腦局部連接的增加，而大多數的神經精神性障礙都存在大腦連接方面的問題。雖然人類大腦非常復雜，但斑馬魚的大腦與所有脊椎動物一樣都有一種共同的框架；確定神經元細胞的結構和功能及其在大腦之間連接的方式或能提供重要線索來幫助更精確地治療神經性疾病和眼睛損傷。

　　這篇研究報告中，研究人員報道了一種改進型基于病毒的特殊技術，其能利用水泡口炎病毒（VSV）來追蹤斑馬魚不同神經元之間的大腦連接，同時還能在病毒擴散到功能性連接在一起的神經元之間的突觸連接時對細胞進行標記。截止到目前為止，研究人員在斑馬魚中使用病毒載體是非常有限的，因為諸如狂犬病毒或腺相關病毒等病毒通常能被科學家們用來在哺乳動物中將分子轉移到細胞中，而在魚類中則是無效的。

　　為了克服這一限制，本文中研究人員嘗試并證實了利用VSV來追蹤斑馬魚神經元中的連接模式，隨后他們對病毒進行工程化改造來標記興奮性和抑制性的神經元，其能通過一種名為突觸的納米結構來進行連接。在本文研究之前，研究人員已經成功使用了該方法，但該技術的改進型第二代版本使用了VSV的突變形式，其毒性較小且能在細胞中長期存活，從而就會使得連接的神經元可視化，同時還使得在感染后的5天對這種連接進行分析成為可能。

　　研究者表示，這的確讓人非常興奮，因為我們不僅能記錄活動還能指導所參與的細胞類型以及其是如何進行連接的。這種獨特的病毒追蹤劑得益于較低的細胞毒性，其能促進病毒感染的神經元維持細胞的完整性并表達熒光指示劑從而揭示視覺刺激期間神經元的活性；此外，這種技術還能幫助定義神經元類型，比如，在視覺刺激期間神經元就會轉變為興奮性神經元或抑制性神經元。

　　研究者Stanislav Kler說道，大部分神經元類型之間的連接模式都是未知的，這一知識差距或許就強調了科學家們開發有效的神經回路繪圖工具的需要；而這也能幫助研究人員更進一步理解大腦儲存和處理信息的方式，以及如何操控這些回路來改善機體健康。本文研究結果對于進行人類視覺研究也非常有意義；為了在影響眼睛本身（包括眼睛中的細胞投射到大腦深處的結構，用來處理視覺信息）的疾病或損傷后恢復視力，眼睛就需要連接到大腦中的正確位置；幼年斑馬魚的小尺寸和半透明性或許就使其能作為一種獨特的實驗模型來幫助調查整個大腦的神經回路；目前從事視覺再生研究的科學家們正在闡明是否存在這種功能性的連接。

　　綜上，本文研究結果表明，TRAS-M51R技術或許適合于整合結構連接性、細胞類型特征以及神經生理學的神經回路研究。