Thứ Tư, ngày 24 tháng 10 năm 2012
Một nhóm các nhà khoa học thần kinh từ phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor (New York) đã đề xuất một cách mới mang tính cách mạng để xác định tiềm năng của kết nối nơ-ron thần kinh ('kết nối') của toàn bộ não chuột, trong một bài tiểu luận được xuất bản trên tạp chí 'PLoS Biology '.
Nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi Giáo sư Anthony Zador, nhằm mục đích cung cấp một mô tả đầy đủ về kết nối thần kinh. Hiện tại, phương pháp duy nhất để có được thông tin này với độ chính xác cao là dựa trên việc kiểm tra khớp thần kinh của từng tế bào bằng kính hiển vi điện tử; Nhưng phương pháp này chậm, tốn kém và đòi hỏi nhiều công sức.
Giờ đây, Zador và các cộng tác viên đã đề xuất giải trình tự DNA hiệu suất cao để kiểm tra khả năng kết nối của các mạch thần kinh ở cùng độ phân giải như của từng tế bào thần kinh. Theo nhà nghiên cứu, "chúng tôi dự định thực hiện nó thông qua một quá trình chúng tôi đang phát triển, được gọi là BOINC: mã vạch của mỗi kết nối thần kinh."
Đề xuất này được đưa ra vào thời điểm một số nhóm khoa học ở Hoa Kỳ đang đạt được tiến bộ trong nỗ lực lập bản đồ kết nối não ở động vật có vú. Những nghiên cứu này sử dụng tiêm thuốc nhuộm tracer hoặc virus để lập bản đồ kết nối thần kinh trên thang đo mesoscopic - độ phân giải trung bình cho phép theo dõi các sợi thần kinh giữa các vùng não.
Tuy nhiên, nhóm Zador muốn theo dõi khả năng kết nối vượt ra ngoài thang đo siêu âm đã nói ở trên, ở mức độ tiếp xúc synap giữa các cặp nơ-ron riêng lẻ. Kỹ thuật mã vạch BOINC có thể, theo Zador, "cung cấp một cái nhìn ngay lập tức về các quy trình được thực hiện bởi một mạch điện." Mặt khác, phương pháp BOINC hứa hẹn sẽ nhanh hơn và rẻ hơn nhiều so với các phương pháp dựa trên kính hiển vi điện tử.
Phương pháp BOINC bao gồm ba bước. Đầu tiên, mỗi nơ-ron được gắn thẻ mã vạch DNA cụ thể - mã vạch chỉ gồm 20 'chữ cái' DNA ngẫu nhiên có thể gắn thẻ một tỷ nơ-ron, nhiều hơn cả mã não. .
Bước thứ hai tập trung vào các tế bào thần kinh được kết nối đồng bộ và các cộng sự mã vạch tương ứng của chúng. Điều này đạt được bởi một loại virus - chẳng hạn như virus giả hành - có thể di chuyển vật liệu di truyền thông qua các khớp thần kinh. "Để chia sẻ mã vạch thông qua các khớp thần kinh, virus phải được thiết kế để mang mã vạch trong chuỗi di truyền của chính nó", Zador giải thích, "sau khi virus lây lan qua các khớp thần kinh, mỗi loại nơ-ron kết thúc bằng một túi mã vạch, bao gồm mã riêng của nó và của các đối tác được ghép nối đồng bộ của nó. "
Bước thứ ba của phương pháp bao gồm sự kết hợp các mã vạch của các tế bào thần kinh được kết nối đồng bộ để tạo ra các đoạn DNA riêng lẻ, sau đó có thể được đọc thông qua các phương pháp hiệu suất trình tự cao. Các chuỗi mã vạch kép này có thể được tính toán để tiết lộ sơ đồ nối dây thần kinh của não.
Cùng với nhau, Zador nói, nếu BOINC vượt qua giai đoạn thử nghiệm, nó sẽ cung cấp một cách nhanh chóng và chi phí thấp để lập bản đồ kết nối, thậm chí là các phức hợp não của động vật có vú.
Nguồn:
Tags:
Bảng chú giải Tin tức SắC ĐẹP, Vẻ ĐẹP
Một nhóm các nhà khoa học thần kinh từ phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor (New York) đã đề xuất một cách mới mang tính cách mạng để xác định tiềm năng của kết nối nơ-ron thần kinh ('kết nối') của toàn bộ não chuột, trong một bài tiểu luận được xuất bản trên tạp chí 'PLoS Biology '.
Nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi Giáo sư Anthony Zador, nhằm mục đích cung cấp một mô tả đầy đủ về kết nối thần kinh. Hiện tại, phương pháp duy nhất để có được thông tin này với độ chính xác cao là dựa trên việc kiểm tra khớp thần kinh của từng tế bào bằng kính hiển vi điện tử; Nhưng phương pháp này chậm, tốn kém và đòi hỏi nhiều công sức.
Giờ đây, Zador và các cộng tác viên đã đề xuất giải trình tự DNA hiệu suất cao để kiểm tra khả năng kết nối của các mạch thần kinh ở cùng độ phân giải như của từng tế bào thần kinh. Theo nhà nghiên cứu, "chúng tôi dự định thực hiện nó thông qua một quá trình chúng tôi đang phát triển, được gọi là BOINC: mã vạch của mỗi kết nối thần kinh."
Đề xuất này được đưa ra vào thời điểm một số nhóm khoa học ở Hoa Kỳ đang đạt được tiến bộ trong nỗ lực lập bản đồ kết nối não ở động vật có vú. Những nghiên cứu này sử dụng tiêm thuốc nhuộm tracer hoặc virus để lập bản đồ kết nối thần kinh trên thang đo mesoscopic - độ phân giải trung bình cho phép theo dõi các sợi thần kinh giữa các vùng não.
Tuy nhiên, nhóm Zador muốn theo dõi khả năng kết nối vượt ra ngoài thang đo siêu âm đã nói ở trên, ở mức độ tiếp xúc synap giữa các cặp nơ-ron riêng lẻ. Kỹ thuật mã vạch BOINC có thể, theo Zador, "cung cấp một cái nhìn ngay lập tức về các quy trình được thực hiện bởi một mạch điện." Mặt khác, phương pháp BOINC hứa hẹn sẽ nhanh hơn và rẻ hơn nhiều so với các phương pháp dựa trên kính hiển vi điện tử.
Phương pháp BOINC bao gồm ba bước. Đầu tiên, mỗi nơ-ron được gắn thẻ mã vạch DNA cụ thể - mã vạch chỉ gồm 20 'chữ cái' DNA ngẫu nhiên có thể gắn thẻ một tỷ nơ-ron, nhiều hơn cả mã não. .
Bước thứ hai tập trung vào các tế bào thần kinh được kết nối đồng bộ và các cộng sự mã vạch tương ứng của chúng. Điều này đạt được bởi một loại virus - chẳng hạn như virus giả hành - có thể di chuyển vật liệu di truyền thông qua các khớp thần kinh. "Để chia sẻ mã vạch thông qua các khớp thần kinh, virus phải được thiết kế để mang mã vạch trong chuỗi di truyền của chính nó", Zador giải thích, "sau khi virus lây lan qua các khớp thần kinh, mỗi loại nơ-ron kết thúc bằng một túi mã vạch, bao gồm mã riêng của nó và của các đối tác được ghép nối đồng bộ của nó. "
Bước thứ ba của phương pháp bao gồm sự kết hợp các mã vạch của các tế bào thần kinh được kết nối đồng bộ để tạo ra các đoạn DNA riêng lẻ, sau đó có thể được đọc thông qua các phương pháp hiệu suất trình tự cao. Các chuỗi mã vạch kép này có thể được tính toán để tiết lộ sơ đồ nối dây thần kinh của não.
Cùng với nhau, Zador nói, nếu BOINC vượt qua giai đoạn thử nghiệm, nó sẽ cung cấp một cách nhanh chóng và chi phí thấp để lập bản đồ kết nối, thậm chí là các phức hợp não của động vật có vú.
Nguồn:
