據(jù)《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站近日報(bào)道，斑馬魚發(fā)現(xiàn)了它的午餐，它的大腦在想什么？現(xiàn)在，我們第一次能確切看到它的想法，而這要感謝一種研究單個(gè)神經(jīng)元的新方式，可使研究人員追蹤活體動(dòng)物的大腦活動(dòng)模式。相關(guān)研究報(bào)告發(fā)表在《當(dāng)代生物學(xué)》雜志上。
實(shí)現(xiàn)細(xì)胞活動(dòng)精細(xì)成像的標(biāo)準(zhǔn)方式，是通過基因改變的細(xì)胞來表達(dá)綠色熒光蛋白（GFP），其在鈣濃度提升時(shí)會(huì)被點(diǎn)亮，就像神經(jīng)元被激活時(shí)發(fā)生的一樣。
為了嘗試觀察單個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)，科研人員在日本國立遺傳學(xué)研究所制成了超級敏感的熒光蛋白，并在4天至7天大、通體透明的斑馬魚幼體身上進(jìn)行了測試。他們重點(diǎn)集中于斑馬魚的頂蓋位置捕捉活動(dòng)的跡象，而該區(qū)域正是斑馬魚大腦處理視覺信息的部位。他們搭建起液晶顯示屏，用以向靜止的斑馬魚幼體的一側(cè)展示閃爍的點(diǎn)。隨著點(diǎn)的出現(xiàn)和消失，研究人員觀察到相應(yīng)的閃光自斑馬魚的頂蓋發(fā)出，而這反映了它的神經(jīng)活動(dòng)。
當(dāng)科學(xué)家把閃爍點(diǎn)從左側(cè)移動(dòng)到右側(cè)，或從上方移到下方時(shí)，他們又在頂蓋位置看到了水平和垂直方向的大腦信號，展現(xiàn)了所謂的“視網(wǎng)膜腦圖”。來自每只眼的視覺信息會(huì)在相反的腦半球得到處理，因此右眼看到的景象會(huì)被復(fù)制到頂蓋的左側(cè)，反之亦然。
大腦地圖和實(shí)際活動(dòng)的規(guī)模差異在于，垂直方向的放大倍數(shù)要比水平方向的倍數(shù)更高，但為何出現(xiàn)這種情況目前尚不清楚。研究人員稱，他們認(rèn)為魚眼和人眼發(fā)現(xiàn)高度差異的能力均好于其發(fā)覺水平差的能力。而這是一個(gè)有趣的問題。
研究小組隨后引入了活體草履蟲，這種微小的單細(xì)胞有機(jī)體是斑馬魚的食物。其被放置在幼魚的頭部附近，當(dāng)它處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，幼魚沒有任何回應(yīng)，但當(dāng)它開始游動(dòng)時(shí)，斑馬魚腦部的信號便會(huì)和獵物的運(yùn)動(dòng)步調(diào)趨于一致。
最后，科學(xué)家還觀察了斑馬魚和草履蟲同時(shí)自由游動(dòng)時(shí)幼魚的大腦信號。在幼魚捕捉到獵物之前，信號會(huì)聚集在頂蓋前方，這表明，這一區(qū)域的激活能夠與幼魚隨后的運(yùn)動(dòng)通路激活聯(lián)系起來。
現(xiàn)在，研究人員正在試圖觀察斑馬魚整個(gè)大腦的活動(dòng)，未來他們還將探索其在學(xué)習(xí)等情況下的神經(jīng)元活動(dòng)，而這對于了解人類思考時(shí)涉及的基本神經(jīng)回路工作模式有所幫助。
此外，科研人員還希望了解隨著斑馬魚的成熟，它們的神經(jīng)回路會(huì)如何進(jìn)行生長。這將是下一個(gè)較大的障礙，因?yàn)橹挥邪唏R魚的幼體是通體透明的，這就需要一個(gè)“窗口”或是極其敏感的光學(xué)試劑。而此次使用的新型綠色熒光蛋白的分辨率就十分驚人，因此實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)并非遙不可及。