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革命性的新技术来理解大脑

革命性的新技术来理解大脑

发布:2013年9月5日
革命性的新技术来理解大脑

在同情心的推动下,杰出的精神病学家/神经科学家/生物工程师着手改变精神疾病的治疗

来自《季刊》,2013年夏天

如果理解大脑如何工作是生物学的“终极前沿”和最严峻的挑战,那么博士卡尔戴瑟罗斯无疑是当代最重要的探险家之一。他是一名精神病学家、神经科学家和生物工程师,他的人类同情心、实验想象力和技术才华成就了他在过去十年里发明的两种最重要的研究大脑功能的新方法。

受到一个NARSAD青年研究者补助金2005年,戴瑟罗斯博士发明了一种叫做光遗传学今天,全世界成千上万的神经科学家在实验室里使用这种方法。

利用光遗传学,科学家可以使用彩色激光束,一次打开或关闭单个目标脑细胞,然后观察其对活体动物行为的影响。光束通过相当于人类头发一样细的光纤传输到动物的大脑中。它们开关神经元的能力是一种基因“把戏”的结果:诱导脑细胞表达在诸如湖泊和池塘中的光敏微生物等物种中发现的光敏蛋白质。

如果这听起来像科幻小说,戴瑟罗斯博士的最新发明,叫做清晰,可能更令人惊奇。通过移除所有连接大脑的脂肪分子,并用一种叫做水凝胶的物质取代它们,科学家们可以看穿完整的大脑。

为什么这样做呢?因为脂肪细胞使大脑在光学上非常不透明,到目前为止,它必须被切成数百或数千片剃刀般薄的薄片,才能在最强大的显微镜下看到它的详细结构。

这些惊人的技术能让科学家做什么?通过光遗传操纵特定的脑细胞,科学家们正在探索特定的大脑回路是如何工作的,以及当它们不工作时会发生什么。清晰度在非生物的大脑中也有同样重要的作用,比如那些保存着珍贵的人类大脑样本的“脑库”。它们完整无缺的内容可以被清晰地揭示和观察,甚至到连接单个神经元的树突、轴突和突触等精细结构,这是大脑研究长期追求的目标之一,直到现在还只是一种幻想。

“我们一直在帮助世界各地的实验室使用CLARITY,我们已经收到了报告他们成功的团队发送的图像,”戴瑟罗斯博士报告说。尽管他在技术发展方面取得了巨大成就,戴瑟罗斯医生仍然定期治疗精神病患者。“我们使用药物,我们做脑刺激疗法,我可以告诉你,需要的程度,病人病情的紧迫性,是我不断的动力和灵感的来源。它帮助指导我和我的实验室团队的工作。”

Dr. deisserth对他的病人所面临的问题的直接参与和同情,这些病人大多患有严重的和持续的疾病,比如难治的major抑郁症精神分裂症在以患者为基础的临床研究和以实验室为基础的基础研究之间的联系方面,他是一个独具洞察力和说服力的权威。

他说:“向基金会(和NARSAD资助)的支持者解释这两件事是如何相互联系的,这真的很重要。”“比如,你很容易从我在心理健康方面的两方面工作中吸取错误的教训。我对病人非常忠诚,但如果坚持我们的研究,只局限于对那些遭受痛苦的人有直接应用价值的研究,那将是一个严重的错误。

“这种应用工作被称为‘转化研究’,它是极其重要的。它包括采用现有的想法,现有的技术,并直接在诊所中与患者一起使用它们。这是必须要做的。但它只能走这么远,从定义上讲,它可以把我们带到我们现在对大脑的理解和了解所能做到的地方。如果我们想以革命性的方式做出更好的治疗,我们迫切需要大量关于大脑如何工作的新知识。”

利用光遗传学来操纵小鼠特定神经元的活动是可能的,这些神经元可以模拟自闭症、焦虑或抑郁等复杂疾病的各个方面。“但即使我们有办法控制人类大脑中的每个神经元(目前还没有),但坦白说,我们也不知道在今天的临床环境中该做什么。”我们绝对必须进行基础研究:分别研究大脑的正常功能和相对的疾病状态,”戴瑟罗斯博士说。

“大脑是奇妙的、神秘的复杂的。我们还有很多工作要做。我相信病人知道这一点。家人知道这一点。他们知道这些症状有多严重,但他们也痛苦地意识到我们使用的药物是有问题的。它们不够具体。它们有副作用。它们不够有效。

“精神障碍是成年年龄组残疾的主要原因。从金钱、痛苦和生命没有得到充分发挥的角度来看,他们的代价是巨大的。在研究方面,我的团队正在构建探测大脑结构和功能所需的技术,不仅是为了理解其复杂性的抽象目的,也为了更好地理解疾病,并为真正精确的治疗提出新想法。”

卡尔·戴瑟罗斯,医学博士,博士。
生物工程、精神病学和行为科学教授
斯坦福大学
2005年NARSAD青年研究者资助
基金会科学委员会成员

革命性的新技术来理解大脑2013年9月5日,星期四

在同情心的推动下,杰出的精神病学家/神经科学家/生物工程师着手改变精神疾病的治疗

来自《季刊》,2013年夏天

如果理解大脑如何工作是生物学的“终极前沿”和最严峻的挑战,那么博士卡尔戴瑟罗斯无疑是当代最重要的探险家之一。他是一名精神病学家、神经科学家和生物工程师,他的人类同情心、实验想象力和技术才华成就了他在过去十年里发明的两种最重要的研究大脑功能的新方法。

受到一个NARSAD青年研究者补助金2005年,戴瑟罗斯博士发明了一种叫做光遗传学今天,全世界成千上万的神经科学家在实验室里使用这种方法。

利用光遗传学,科学家可以使用彩色激光束,一次打开或关闭单个目标脑细胞,然后观察其对活体动物行为的影响。光束通过相当于人类头发一样细的光纤传输到动物的大脑中。它们开关神经元的能力是一种基因“把戏”的结果:诱导脑细胞表达在诸如湖泊和池塘中的光敏微生物等物种中发现的光敏蛋白质。

如果这听起来像科幻小说,戴瑟罗斯博士的最新发明,叫做清晰,可能更令人惊奇。通过移除所有连接大脑的脂肪分子,并用一种叫做水凝胶的物质取代它们,科学家们可以看穿完整的大脑。

为什么这样做呢?因为脂肪细胞使大脑在光学上非常不透明,到目前为止,它必须被切成数百或数千片剃刀般薄的薄片,才能在最强大的显微镜下看到它的详细结构。

这些惊人的技术能让科学家做什么?通过光遗传操纵特定的脑细胞,科学家们正在探索特定的大脑回路是如何工作的,以及当它们不工作时会发生什么。清晰度在非生物的大脑中也有同样重要的作用,比如那些保存着珍贵的人类大脑样本的“脑库”。它们完整无缺的内容可以被清晰地揭示和观察,甚至到连接单个神经元的树突、轴突和突触等精细结构,这是大脑研究长期追求的目标之一,直到现在还只是一种幻想。

“我们一直在帮助世界各地的实验室使用CLARITY,我们已经收到了报告他们成功的团队发送的图像,”戴瑟罗斯博士报告说。尽管他在技术发展方面取得了巨大成就,戴瑟罗斯医生仍然定期治疗精神病患者。“我们使用药物,我们做脑刺激疗法,我可以告诉你,需要的程度,病人病情的紧迫性,是我不断的动力和灵感的来源。它帮助指导我和我的实验室团队的工作。”

Dr. deisserth对他的病人所面临的问题的直接参与和同情,这些病人大多患有严重的和持续的疾病,比如难治的major抑郁症精神分裂症在以患者为基础的临床研究和以实验室为基础的基础研究之间的联系方面,他是一个独具洞察力和说服力的权威。

他说:“向基金会(和NARSAD资助)的支持者解释这两件事是如何相互联系的,这真的很重要。”“比如,你很容易从我在心理健康方面的两方面工作中吸取错误的教训。我对病人非常忠诚,但如果坚持我们的研究,只局限于对那些遭受痛苦的人有直接应用价值的研究,那将是一个严重的错误。

“这种应用工作被称为‘转化研究’,它是极其重要的。它包括采用现有的想法,现有的技术,并直接在诊所中与患者一起使用它们。这是必须要做的。但它只能走这么远,从定义上讲,它可以把我们带到我们现在对大脑的理解和了解所能做到的地方。如果我们想以革命性的方式做出更好的治疗,我们迫切需要大量关于大脑如何工作的新知识。”

利用光遗传学来操纵小鼠特定神经元的活动是可能的,这些神经元可以模拟自闭症、焦虑或抑郁等复杂疾病的各个方面。“但即使我们有办法控制人类大脑中的每个神经元(目前还没有),但坦白说,我们也不知道在今天的临床环境中该做什么。”我们绝对必须进行基础研究:分别研究大脑的正常功能和相对的疾病状态,”戴瑟罗斯博士说。

“大脑是奇妙的、神秘的复杂的。我们还有很多工作要做。我相信病人知道这一点。家人知道这一点。他们知道这些症状有多严重,但他们也痛苦地意识到我们使用的药物是有问题的。它们不够具体。它们有副作用。它们不够有效。

“精神障碍是成年年龄组残疾的主要原因。从金钱、痛苦和生命没有得到充分发挥的角度来看,他们的代价是巨大的。在研究方面,我的团队正在构建探测大脑结构和功能所需的技术,不仅是为了理解其复杂性的抽象目的,也为了更好地理解疾病,并为真正精确的治疗提出新想法。”

卡尔·戴瑟罗斯,医学博士,博士。
生物工程、精神病学和行为科学教授
斯坦福大学
2005年NARSAD青年研究者资助
基金会科学委员会成员