康奈尔大学的科学家们开发了一种新技术，可以对斑马鱼大脑发育的各个阶段进行成像，这可能会对包括自闭症在内的人类大脑疾病的研究产生影响。
斑马鱼年轻时是半透明的，这使它们成为活体成像的良好模型，但随着年龄的增长，它们变得不透明，这阻碍了研究人员观察活体成年大脑。
现在，来自康奈尔神经科技大学的一个跨学科团队开发了一种显微镜工具，用于成年斑马鱼身上，斑马鱼身上的钙传感器可以发光，显示神经元何时被激活。
由于所有的脊椎动物的大脑在本质上都是相似的，这种方法使科学家能够了解大脑结构和功能的基本原理，这些原理适用于所有的脊椎动物，包括人类。
“所有的脊椎动物的大脑，在第一个近似值上都是一样的，几乎所有的脊椎动物的大脑区域都是一样的，”约瑟夫·费乔说，他是神经生物学和行为学教授，也是康奈尔艺术与科学学院的神经技术主任。“这并不奇怪，因为它们所有的动物，即使是最简单的动物，都必须做同样的事情来生存和繁殖。”
菲特乔是《完整成年斑马鱼大脑的深三光子成像》研究论文的合著者，该论文于4月27日发表在《自然方法》杂志上。另一位资深作者是Chris Xu，他是工程学院应用工程和物理学教授，也是康奈尔大学神经技术工程学院的孟家庭基金会主任。
当神经细胞激活时，它们会充满钙。在Fetcho的研究中使用的鱼是用一种与神经细胞中的钙结合的蛋白质设计的。当受到480纳米波长的激光激发时，这种蛋白质也会发出荧光，而荧光细胞可以在显微镜下成像。
问题是:当发射光脉冲时，一个480纳米的光子瞄准鱼的头部，会激发光束路径中的其他荧光蛋白，使图像变得模糊。这项新技术的工作原理是将1400纳米波长的光子传输到大脑的一个焦点。这样，每个光子都有一个波长，这个波长太长了，不能激活中间蛋白质，但是当光集中在焦点上时，三个光子一起携带的能量足够激活一个荧光蛋白质
然后，激光沿着大脑中的一条线重复扫描。通过反复成像，平行线构成了一个大脑区域的二维截面。通过在不同深度重复这一过程，研究人员获得了大脑结构的三维图像。
菲特乔说，有了这个新工具，研究人员现在可以利用改造过的鱼来研究自闭症和其他疾病，并观察疾病如何随着鱼的年龄增长而发展。这些鱼的模型也可以用来测试潜在的治疗方法，看看它们是否能改善功能，以及如果情况改善，大脑结构和功能如何改变。
菲特乔说:“这是朝着治愈人类所面临的一些毁灭性的大脑疾病迈出的一步。”
徐的实验室开发了成像技术，而菲特乔的实验室则致力于神经生物学和行为方面的研究。合著者安德鲁·巴斯是A&S的神经生物学和行为的霍勒斯·怀特教授，他还提供了一种仍在发展中的不同的鱼类模型，用于一种更小的斑马鱼亲戚，叫做丹尼尔内拉·德古拉，这更容易成像。
这项工作得到了美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)和美国国家科学基金会(National Science Foundation)的资助。
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：http://news.cornell.edu/stories/2020/04/new-imaging-technique-sheds-light-adult-zebrafish-brain