據(jù)《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站近日報道，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神經(jīng)元的新方式，可使研究人員追蹤活體動物的大腦活動模式。相關(guān)研究報告發(fā)表在《當代生物學(xué)》雜志上。
實現(xiàn)細胞活動精細成像的標準方式，是通過基因改變的細胞來表達綠色熒光蛋白（GFP），其在鈣濃度提升時會被點亮，就像神經(jīng)元被激活時發(fā)生的一樣。
為了嘗試觀察單個神經(jīng)元的活動，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行了測試。他們重點集中于斑馬魚的頂蓋位置捕捉活動的跡象，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。隨著點的出現(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。
當科學(xué)家把閃爍點從左側(cè)移動到右側(cè)，或從上方移到下方時，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在相反的腦半球得到處理，因此右眼看到的景象會被復(fù)制到頂蓋的左側(cè)，反之亦然。
大腦地圖和實際活動的規(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，這種微小的單細胞有機體是斑馬魚的食物。其被放置在幼魚的頭部附近，當它處于靜止狀態(tài)時，幼魚沒有任何回應(yīng)，但當它開始游動時，斑馬魚腦部的信號便會和獵物的運動步調(diào)趨于一致。
最后，科學(xué)家還觀察了斑馬魚和草履蟲同時自由游動時幼魚的大腦信號。在幼魚捕捉到獵物之前，信號會聚集在頂蓋前方，這表明，這一區(qū)域的激活能夠與幼魚隨后的運動通路激活聯(lián)系起來。
現(xiàn)在，研究人員正在試圖觀察斑馬魚整個大腦的活動，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，而這對于了解人類思考時涉及的基本神經(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)回路會如何進行生長。這將是下一個較大的障礙，因為只有斑馬魚的幼體是通體透明的，這就需要一個“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，因此實現(xiàn)上述目標并非遙不可及。