近期，英國劍橋大學(xué)的學(xué)者通過對斑馬魚的研究，成功開發(fā)了一種新型的成像分析技術(shù)——超光譜矢量分析技術(shù)（Hyper Spectral Phasor analysis，HySP），該技術(shù)能有效過濾對真正信號的干擾情況，甚至是在信號極其微弱的情況下對疾病進(jìn)行診斷，并發(fā)表于Nature Methods上。
觀察組織或細(xì)胞中的一種或兩種分子非常簡單，但我們卻并不能夠清楚地了解在真實(shí)情況下這些分子的機(jī)制，或者是如何作用的。要得到這樣的結(jié)果，研究人員首先需要分開觀察不同的標(biāo)記，隨后再應(yīng)用復(fù)雜的技術(shù)將不同標(biāo)記疊加在一起來，進(jìn)一步闡明這些標(biāo)記分子之間的關(guān)聯(lián)性。
但這樣無疑是十分復(fù)雜的，因此一種實(shí)時(shí)、互動、多元的檢測技術(shù)是十分有必要的。文章中提及的新開發(fā)的技術(shù)——HySP（下圖），就能夠在一個實(shí)驗(yàn)中同時(shí)對多個不同分子進(jìn)行分析研究。Fraser提及，“該技術(shù)使用的計(jì)算時(shí)間較少，而且我們也并不需要使用昂貴的成像儀器。”
其實(shí)，斑馬魚不僅在高維成像的應(yīng)用上居功至偉，在腦部活動的實(shí)時(shí)觀察上更是有著里程碑的價(jià)值。前段時(shí)間，德國環(huán)境健康環(huán)境中心和慕尼黑工業(yè)大學(xué)開發(fā)的光聲成像方法，使科學(xué)家首次在大腦中觀察到了數(shù)百萬神經(jīng)元的實(shí)時(shí)和3D交互活動。
“我們發(fā)現(xiàn)光聲學(xué)可以對由神經(jīng)活動產(chǎn)生的鈣離子濃度的差異敏感，并設(shè)計(jì)了一個快速功能的光聲神經(jīng)斷層掃描（FONT）系統(tǒng)（下圖），可以同時(shí)記錄來自大量神經(jīng)元的信號。”研究的第一作者Xosé Luis Deán-Ben博士如是說。由成年斑馬魚（Danio rerio）表達(dá)遺傳編碼的鈣指示劑GCaMP5G的大腦中的科學(xué)家進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，其能直接跟蹤神經(jīng)動力學(xué)使用光聲學(xué)，同時(shí)克服在不透明腦中的光學(xué)成像的長期滲透屏障，該技術(shù)還能夠在動物的無限制運(yùn)動期間追蹤神經(jīng)活動。
根據(jù)Deán-Ben的說法，這個團(tuán)隊(duì)最大的成就是實(shí)現(xiàn)了對成年動物整個大腦的分析。“我們可以監(jiān)測成年斑馬魚的整個大腦，大小約為2 x 3 x 4 mm或約24 mm3，”這是團(tuán)隊(duì)中的一位分子成像專家這樣說。“目前的方法檢測神經(jīng)活動只會分析大約一立方毫米。”他指出，這是在成年斑馬魚的大腦中組織水平上的極限，否則用當(dāng)前的顯微鏡方法不能做出檢查。
參考文獻(xiàn)1：Hyperspectral phasor analysis enables multiplexed 5d in vivoimaging
參考文獻(xiàn)2：Functional optoacoustic neuro-tomography for scalable whole-brainmonitoring of calcium indicators