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解析神经细胞运作的新技术

获得了解活体大脑神经元内部运作机制的途径可为我们提供大量有用的信息:它的电活动模式,甚至在某个指定时刻基因的开关图谱。然而达到这一目标却是一个极其艰苦的任务,它被认为是掌握一门艺术;由于非常难于学习当前世界上只有少数实验室能够对其进行实践操作。

然而这一情况将很快会得到改变:来自麻省理工学院和佐治亚理工学院的研究人员开发出一种新方法实现了在活体大脑中自动化寻找和记录来自神经元的信息。研究人员利用单细胞检测计算机运算控制单个机器手臂,以相比人类试验操作人员更高的精确度和速度鉴别和记录下了活体小鼠大脑中的神经元。相关论文发布在5月6日的《自然方法》(Nature Methods)杂志上。

新的自动化程序无需数月的培训,提供了长期以来寻求的关于活细胞活动的信息。利用这一技术,科学家们能够鉴别出大脑中数千种不同的细胞类型,绘制出它们相互联系的图谱,并找出疾病细胞与正常细胞的差异。

这一项目是由麻省理工学院生物工程学和大脑与认知科学副教授Ed Boyden与佐治亚理工学院机械工程学院助理教授Craig Forest协作完成。

“我们的研究团队从开始就一直从事跨学科研究,这使得我们能够将精密机械设计的原理带到活体大脑研究中,”Forest说。他的研究生Suhasa Kodandaramaiah是文章的主要作者,作为访问学者已在麻省理工学院开展了两年的研究工作。

这一技术尤其适用于研究诸如精神分裂症、帕金森氏症、自闭症和癫痫等大脑疾病。Boyden说:“在所有这些情况下,对单个细胞的电及回路特征进行分子描述……一直难以实现。如果我们真的能够描述活体大脑特异细胞中疾病改变分子的机制,就有可能发现更好的药物靶点。”

Kodandaramaiah、Boyden 和 Forest着手于研究让一种已有30年历史的技术——全细胞膜片钳(whole-cell patch clamping)自动化。全细胞膜片钳技术是通过将一个微小的空心玻璃吸管与神经元细胞膜接触,然后打开细胞膜上一个小孔来记录细胞中电活动的方法。通常一个研究生或博士后需要数月的时间才能学习掌握这项技术。 

Kodandaramaiah花了大约四个月的时间学习手动膜片钳技术,这让他认识到这一技术非常难以掌握。“当我相当出色地掌握了这一技术时,我感到虽然它是一种艺术形式,也可将其变为一套定型任务,并通过机器人执行决策。”

为此,Kodandaramaiah和他的同事们构建了一个机器手臂,可以微米精确度将一个玻璃吸管置入麻醉小鼠大脑。随着移动,吸管监测了细胞的电阻抗性——测量电流出吸管的难度。如果周围没有细胞,电流动且阻抗低。一旦吸管尖头接触到细胞,电流将无法流动,阻抗会升高。

日期:2012年5月21日 - 来自[神经科]栏目

最年轻华人院士Nat Methods解析新技术

在近期公布的美国国家科学院增选院士名单中,一位著名的华裔女科学家入选,这位青年科学家毕业于中国科技大学少年班,19岁考取全额奖学金赴美攻读博士学位,2003年荣获美国麦克阿瑟基金会评选出的“天才奖”,独得奖金50万美元。之后在她34岁的时候就成为了哈佛大学正教授。

她就是庄小威教授,今天她当选美国国家科学院院士,年仅40岁,这也是目前为止最年轻的华人院士,这位女科学家主要从事显微成像方面的研究,曾研发了一种比传统光学显微镜高10倍以上的分辨率的显微技术,并将这种技术命名为随机光学重建显微法(stochastic optical reconstruction microscopy,STORM)。

今年庄小威研究组又在之前研究的基础上,改进了STORM,通过双物镜STORM,揭示了肌动蛋白骨架纤维组织的三维结构,这篇题为“Dual-objective STORM reveals three-dimensional filament organization in the actin cytoskeleton”的文章,公布在Nature Methods杂志上。

随机光学重建显微镜(STORM)是一种高级的光学显微术,通过这一技术能够表现组织或细胞更加细微的结构。之前广泛应用于生物医学领域的光学显微技术由于受到衍射极限的限制,分辨率通常为几百个纳米左右。这要比细胞内典型的分子结构大,这样很多生物学的研究都无法用光学显微镜实现。

而STORM采用光转换荧光探针,在时间上分离相互重叠发光的荧光分子,然后重构得到高分辨率图像。应用这一想法,分子复合物,细胞及组织的二维,三维多色荧光成像的分辨率可达到数十纳米。这一技术可以记录纳米尺度的细胞内分子间相互作用及组织内细胞间的相互作用。

在这一基础上,庄小威等人又进行了改进,他们将散光成像(astigmatism imaging)与双物镜构架相结合,提高了随机光学重建显微镜STORM的成像分辨率,在生物成像中获得了小于10纳米的横向分辨率,以及小于20纳米的纵向分辨率。

采用这种方法,研究人员对细胞中的微丝进行了成像,揭示了这种重要细胞骨架的超微结构——微丝是由肌动蛋白(Actin)组成的直径约为7nm的纤维结构。肌动蛋白单体(全称为“球状肌动蛋白”,简称“G肌动蛋白”)表面上有一个ATP结合位点。肌动蛋白单体可一个接一个连成一串肌动蛋白链,而微丝则由两串这样的肌动蛋白链互相缠绕扭曲成而成。微丝对于细胞贴附、铺展、运动、内吞、细胞分裂等许多细胞功能具有重要作用。

从这一结构中,研究人员观察到在片状细胞突起中,有两个不同结构组织,垂直分层的肌动蛋白网络。这对于进一步解析微丝结构功能具有重要意义。

庄小威研究组利用STORM等技术获得了不少关键分子的结构,比如DNA模式样品和哺乳动物细胞的多色成像;对HIV病毒逆转录酶RT与核酸底物之间的相互关系进行了实时监控,获得了相关的动力学数据,对于艾滋病的治疗意义重大。 

去年她还与另外一位华人科学家利用超分辨率荧光显微镜结合染色体构象捕获分析法对活体大肠杆菌细胞内的拟核相关蛋白(nucleoid-associated proteins ,NAPs)进行了跟踪观察,并由此揭示了细菌遗传物质组织机制。

(生物通:张迪)

日期:2012年5月16日 - 来自[科教新闻]栏目

解析剩女容易成为小三的理由

现在的女性大多独立、自信、有主见,但越是条件优秀的女性就越容易被剩下。也正因女性思想的逐渐开放,导致了剩女反而容易成为小三,下面就给大家解析一下剩女容易成为小三的7个理由。一、剩女条件比较高。能与之匹...即将发布

日期:2012年5月2日 - 来自[饮食与健康]栏目

非看不可 5类男人实力全解析

无论你现在跟谁拍拖,也无论你们曾经或正在上演多少可歌可泣的浪漫情节,当说到结婚这个词时,还是请你停顿5秒,清空热情充沛的大脑、格式化被激情占据的硬盘,来一点理智,认真分析一下他是你可以嫁应该嫁说嫁就嫁...即将发布

日期:2012年4月10日 - 来自[饮食与健康]栏目

暖春简约衬衫

  时尚解析:经典的衬衫搭配针织套头衫,七分袖的衬衫搭配五分袖oversized套头衫,静静的色彩中有了跳动感,俏皮甜美。

时尚解析:白衬衫搭配宽松西装外套和透视感的长裤,超模搭配,简洁帅气。

  时尚解析:短款的针织衫搭配,衬衫下摆微露,十分注重小细节,搭配黑色哈伦裤和豹纹平底鞋,舒适的休闲风大爱。

  时尚解析:黑白的经典搭配,以荧光粉的短裙提亮,整体搭配充分表现出Fearne Cotton特有的英伦范儿。

  时尚解析:前短后长的套头衫搭配长款的牛仔衬衫,更显层次,搭配皮裤,休闲但不是时尚。

  时尚解析:白色衬衫搭配蓝色套头衫,色彩清爽,下身黑色皮裤和短靴,拉长腿部线条,更显修长。

  时尚解析:白色衬衫搭配冰激凌色的套头衫,给人清爽可口的感觉,精致的领部更加出彩。

  时尚解析:衬衫搭配短裤和宽松中长款外套,高腰短裤把衬衫扎在里面,以腰带装饰制造出高腰线,黑丝打底,双腿修长纤细。

时尚解析:工装感比较强,系上第一颗扣子,有着更为独到的休闲风情。

  时尚解析:纯色衬衫搭配基本款T恤、花色长裙,亮色的衬衫和花色搭配十分有春天气息,衬衫随意系上的下摆略带度假风情。

日期:2012年3月21日 - 来自[时尚明星秀]栏目

解析时尚组合T-ara时髦着衣范儿

  左-素妍 中-恩静 右-孝敏

  左、中-素妍 右-siwy denim提供

  左、中-恩静 右-siwy denim提供

  左-孝敏 中、右-siwy denim提供

  偶像女子组合T-ara的着装风格一直受众人瞩目,并成了时尚界的焦点。

  T-ara日前以《Roly-Poly》打响复古热潮和shuffle-dance备受关注,她们能够游刃有余得演绎既舒适又时髦的可爱活泼复古装扮,从中性魅力到朋克风、性感风范,展现的形象彰显成员们的独有个性。

  下面让我们一一解析T-ara成员们各色各样的着衣风格吧!

  素妍的复古装扮

  T-ara的主唱素妍以可爱魅力引粉丝关注,出众的时尚感如同她的唱功一样突出,有着时髦干练范儿。

  最近还在K时装秀的舞台上穿了带有华丽图案的无袖T恤和siwy

  denim的黑色亮片裤,尤其是这款黑色亮片裤,早已成了明星圈众所周知的至潮单品,这款裤子的特点是能随着光线闪耀,并且还以派对装备受瞩目。

  恩静的中性装扮

  恩静以稍有短感的中长发发型演绎了中性魅力和淑女风范,常在舞台上展露个性裤子装扮的恩静,舞台外的装扮也会常以夹克衫或军装夹克配搭修身裤打造中性风。

  据说深灰色牛仔裤是单色调牛仔裤中活用度最高的单品,如果像恩静一样配搭差不多色调的灰色夹克或格纹夹克,即能演绎十足中性味的装扮。相反,若搭配简洁的丝缎衬衫或衬衫,还能打造端庄的正式装扮哦!

  孝敏的朋克摇滚装扮

  孝敏以“便装达人”之称美名远扬,无论在舞台上还是在日常生活中,都展露着前卫的时尚感,最近还在某歌谣舞台上穿了凸显完美曲线的牛仔超短裤引起了热议。

  她在散发朋克摇滚风的T恤上配搭了带有破洞设计以及拼缀华丽材质制作而成的短裤,若想演绎像孝敏一样的摇滚潮范儿,最好选择裤兜带有华丽装饰的单品。选择底边增添撕边效果和涂鸦设计的单品时,还能添倍朋克气息哦!

日期:2012年3月16日 - 来自[时尚先锋]栏目

解析 为什么小三会成功

第一,察言观色,传达自己的善解人意。如果一个女人不懂得善解人意,那么极有可能会导致这个男人渐渐失去对感情的培养,本来还有些小浪漫的,最终也懒得去表现了。男人都渴望自己的女人,能善解人意,不伤尊严,不伤...即将发布

日期:2012年3月16日 - 来自[饮食与健康]栏目

解析申敏儿金敏熙优雅女神风范

  从左到右:金敏熙、车艺莲、申敏儿、韩彩英

  连衣裙细看轮廓和色彩

  白色&蕾丝女神着装经典要素

  风衣演绎一个亮点的装束

  现身电影《火车》VIP试映会的女明星们打造的着装风格备受瞩目,同时引起高度热议。

  首映式召开在昼夜气温波动较大的2月份,虽然天气未回暖,明星们还是打造了春气十足的装扮,弥漫浪漫春季香气的单品竟有什么呢?

  金敏熙以蓝色连衣裙和扣带高跟鞋展现了淑女形象,连衣裙的轮廓彰显女性美,并以蓝色打造了完美的春装。演员车艺莲好像也预知春季流行色一样,身着蓝色短裙现身展销会。

  此外,申敏儿以独特剪裁风衣配搭黑色裤子,展露了干练的着装风格,风衣是换季期的好搭档,随意穿搭就能完成帅气的范儿。

  韩彩英与申敏儿一同亮相某展销会,韩彩英把夹克和裤子的色彩统一成白色,凸显丰满身材和高个子的一身白装扮,在灯光下的形象就像女神一样光彩耀人。

  连衣裙——细看轮廓和色彩!

  今春将流行凸显曲线美且洋溢女性气息的连衣裙,尤其是泡泡袖和翅膀袖的局部设计,完美演绎了可爱情调。

  彰显端庄感的真丝材质中长款连衣裙比迷你短裙更优雅,快搭中长款丝绸连衣裙打造典雅气质吧!选择符合自己肤色的黄色、红色等具有生气的色彩演绎女神形象如何呢?

  白色&蕾丝,女神着装经典要素

  金敏熙身着能够完美打造女神装扮的白色&蕾丝连衣裙亮相展销会,她以配搭橘色扣带高跟鞋的穿法展现了时尚潮人风范,并打破了蕾丝连衣裙只配可爱淑女鞋子的观念。

  豹纹平地公主鞋配搭蕾丝连衣裙能演绎酷感十足的舒适范儿,流苏鞋还能打造端庄和可爱相容的气氛。此外,白色连衣裙能够倍添脸部光彩,鞋子的选择建议你挑选其它情调的单品演绎帅气的连衣裙装扮。

  风衣,演绎一个亮点的装束

  风衣独有的细节呈现在连衣裙的设计上上市,带有褶边的无袖连衣裙能完成既性感又干练的装扮,束腰裙是打造美丽女性形象的主要范儿,还可以搭黄色包包演绎一个亮点的装扮哦!

  如果比另类款式更喜欢端庄的风范,那么在基本风衣上配搭修身裤和鞋子,并把亮点点缀在鞋子上吧!演员申敏儿如果打造有一个亮点的装扮,她也能完成经典的女神装扮。

日期:2012年3月9日 - 来自[时尚明星秀]栏目
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