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据美国生活科学网报道，预计在2011年将有9项重大的科学突破，其中一项就是大脑神经元技术的突破。这些新的大脑神经元技术能够使我们更深入地了解大脑，最终促进人类的大脑发育和智力开发，并有助于一些患脑神经元疾病患者身体的康复。
可长期观察活体大脑神经元的新技术
人脑的重量虽然只占人体重的3%左右，但这个小小的器官却是宇宙中最复杂和最神秘的东西。脑的基本构成单位是神经细胞(神经元)和胶质细胞。
20世纪90年代，人们开始重视脑科学研究中整合性观点的重要性。这样，需要创建更多的脑神经元研究技术，通过这些技术人们将不断揭示新的神经调制方式，更完整地认识神经系统如何控制其自身特性方式的多样性。
要研究脑神经元，必须长期地观察研究者感兴趣的脑深部的活神经元，要做到此点并不是容易的事。传统的光学显微镜只能穿透脑组织的最外层，无法观察任何深于700微米的大脑区域。采用磁共振扫描技术虽然能够观察到大脑的深部，但只能观察较大区域的变化，而无法精确地考察单个细胞的情况。而且，采用这些方法无法观察研究者感兴趣的神经元长期的变化：今天实验观察的神经元，明天在观察时就很难找到，即使找到了也可能被损坏或者被感染，这样就无法达到研究的目的。
现在，美国斯坦福大学的科学家设计出了一种新方法，该方法不仅能使研究者观察到大脑深处内部的神经元，而且还可帮助他们进行长期地、持续地观察。他们在白鼠中进行了这项实验：研究人员先将直径大约半厘米的微小玻璃管插入一只麻醉白鼠的大脑深处，然后将玻璃管固定在颅骨上，脑与外部隔绝，可以防止脑受到感染。当研究者想观察植入点位置的细胞以及细胞的相互作用时，他们就将一种被称为“微型内窥镜”的光学设备插入玻璃导管中。在导管的末端有一个玻璃窗口，通过这个窗口科学家能够在几个星期或者几个月内多次观察同一个位置大脑神经元精细分支的情况。
可达大脑神经元的纳米电缆
观察大脑神经元活动最直接的方法是将铂金属做的电极直接插入神经元，由于电极较粗，要插入一个神经元也很困难，而且对神经元是一种损伤，也无法达到同时观察一组神经元活动的目的。科学家曾设想把许多纳米电缆组成的阵列穿入人体血管，并借血管运输到大脑。一旦纳米电缆进入人体大脑，他们就会分散为花束状的分支，进入大脑微血管，直到进入指定的地点，记录单个大脑神经元或许多神经元的集合电讯号。现在科学家声称已经有能力制造出比人类最微细的血管还细的纳米电缆。这就意味着，科学家可以使纳米电缆在人体血管中任意穿行，达到任何指定的地点，而不会阻碍血管中正常的血液、氧气与营养流动。一个由美国和日本科学家组成的研究小组进行了一项实验，他们把人发丝百分之一的铂金属纳米电缆植入血管中并到达指定地点后，成功检测到血管附近的神经元活动。
如果此项技术最终获得成功，将对研究人类大脑的医学家提供极大帮助，科学家可以更清楚地了解人类大脑神经元之间的相互作用，而且这种方式对人体毫无害处。同时，它也可以发现大脑中受损或异常区域，这些纳米电缆可以向这些细胞发出讯号，治疗帕金森综合症等疾病。目前急需解决的问题之一就是，如何使纳米电缆准确地从数千条微细血管中找到指定的路径。其中一个解决的办法就是使用新型的聚合材料来代替原有的纳米电缆，这种聚合材料不但可以传导电讯号，而且可以任意改变形状，还可以做得更细更小，同时，它属于可降解生物材料，十分适合短期人体植入。
绘制大脑神经连接的“布线图”
人类大脑是世间最复杂的实体，神经元以及神经元之间的突触连接是大脑执行功能的结构基础，位于大脑不同部位的神经元往往执行不同的功能。为了研究大脑组织，研究人员迫切需要一个详细的图谱来指导研究。科学家希望通过绘制出这些线路，并弄清其发挥功能的方式，了解大脑产生认知、感觉以及思想的过程和机理，进而为阿尔茨海默病、精神分裂症以及中风等疾病的治疗提供帮助，使揭开大脑之谜、开发出计算机大脑模型的梦想离现实更近一步。但是，绘制突触连接是一项非常复杂、艰巨和长期的任务。
来自伦敦大学的研究人员研发了一种新型技术，通过使用一种高分辨率的成像装置实现了这一目的，并绘制出了小鼠视觉皮层的部分神经连接的“布线图”。他们将注意力集中在了具有数千个神经元和数百万个不同连接的小鼠视觉皮层。研究人员首先利用高分辨率成像技术探测小鼠大脑视觉皮质中神经细胞对特定刺激的反应，然后在一个神经元上施加微电流刺激，并观察通过突触相连的其他神经的反应。如此反复，最终就可以追踪视觉皮质中神经细胞的功能及连接状态。除视觉皮层外，研究人员希望该技术还能帮助他们绘制出大脑中主管触觉、听觉以及运动系统的神经突触线路。一旦弄清了位于大脑中不同层次的神经突触的功能和连接方式，就能用计算机来对这一世界上最复杂最为精密的器官进行模拟，揭开大脑的秘密。
人造海马
记忆的重要性是人人皆知的，可以想象一下，如果一个人丧失了记忆，不知道自己是谁，不认识自己的亲友，也不知道自己的过去，将是一件多么痛苦的事。这种境况并不罕见，除了因为种种原因造成大脑损伤引起记忆丧失外，最常出现的是老年痴呆症。随着世界人口平均寿命的逐年增加，全球人口趋于老龄化，老年痴呆症的发病率也逐年上升。
现在，人类终于发现了大脑中掌管记忆的具体部位—海马。海马的损伤可以导致记忆丧失和老年痴呆症。那么，制造一个“人造海马”来代替人脑中的海马不是一切都可以“OK”了吗？科学家们正在从事此工作。美国南加州大学的贝格和他的研究小组几乎花了10年的时间来研制这个“人造海马”。他们首先创建了各种情况下海马回如何反应的数学模型，第二步是将该模型建成硅片，然后在实验室里把它植入大脑，测试它的功能。现在，他们已经研制出了人造海马—一种能模拟控制记忆、情绪和知觉区的硅片。它将首先在小鼠大脑组织中进行测试，如果这个初步检测取得成功，贝格和同事打算再在猴子上进行试验。如果一切顺利，将通过某种方式给患中风、癫痫或老年痴呆症患者试用。如果该硅片能帮助海马回受损者恢复贮存新记忆的能力，就可证明它是有效的，可以推广到临床应用。
【责任编辑】蒲晖
可长期观察活体大脑神经元的新技术
人脑的重量虽然只占人体重的3%左右，但这个小小的器官却是宇宙中最复杂和最神秘的东西。脑的基本构成单位是神经细胞(神经元)和胶质细胞。
20世纪90年代，人们开始重视脑科学研究中整合性观点的重要性。这样，需要创建更多的脑神经元研究技术，通过这些技术人们将不断揭示新的神经调制方式，更完整地认识神经系统如何控制其自身特性方式的多样性。
要研究脑神经元，必须长期地观察研究者感兴趣的脑深部的活神经元，要做到此点并不是容易的事。传统的光学显微镜只能穿透脑组织的最外层，无法观察任何深于700微米的大脑区域。采用磁共振扫描技术虽然能够观察到大脑的深部，但只能观察较大区域的变化，而无法精确地考察单个细胞的情况。而且，采用这些方法无法观察研究者感兴趣的神经元长期的变化：今天实验观察的神经元，明天在观察时就很难找到，即使找到了也可能被损坏或者被感染，这样就无法达到研究的目的。
现在，美国斯坦福大学的科学家设计出了一种新方法，该方法不仅能使研究者观察到大脑深处内部的神经元，而且还可帮助他们进行长期地、持续地观察。他们在白鼠中进行了这项实验：研究人员先将直径大约半厘米的微小玻璃管插入一只麻醉白鼠的大脑深处，然后将玻璃管固定在颅骨上，脑与外部隔绝，可以防止脑受到感染。当研究者想观察植入点位置的细胞以及细胞的相互作用时，他们就将一种被称为“微型内窥镜”的光学设备插入玻璃导管中。在导管的末端有一个玻璃窗口，通过这个窗口科学家能够在几个星期或者几个月内多次观察同一个位置大脑神经元精细分支的情况。
可达大脑神经元的纳米电缆
观察大脑神经元活动最直接的方法是将铂金属做的电极直接插入神经元，由于电极较粗，要插入一个神经元也很困难，而且对神经元是一种损伤，也无法达到同时观察一组神经元活动的目的。科学家曾设想把许多纳米电缆组成的阵列穿入人体血管，并借血管运输到大脑。一旦纳米电缆进入人体大脑，他们就会分散为花束状的分支，进入大脑微血管，直到进入指定的地点，记录单个大脑神经元或许多神经元的集合电讯号。现在科学家声称已经有能力制造出比人类最微细的血管还细的纳米电缆。这就意味着，科学家可以使纳米电缆在人体血管中任意穿行，达到任何指定的地点，而不会阻碍血管中正常的血液、氧气与营养流动。一个由美国和日本科学家组成的研究小组进行了一项实验，他们把人发丝百分之一的铂金属纳米电缆植入血管中并到达指定地点后，成功检测到血管附近的神经元活动。
如果此项技术最终获得成功，将对研究人类大脑的医学家提供极大帮助，科学家可以更清楚地了解人类大脑神经元之间的相互作用，而且这种方式对人体毫无害处。同时，它也可以发现大脑中受损或异常区域，这些纳米电缆可以向这些细胞发出讯号，治疗帕金森综合症等疾病。目前急需解决的问题之一就是，如何使纳米电缆准确地从数千条微细血管中找到指定的路径。其中一个解决的办法就是使用新型的聚合材料来代替原有的纳米电缆，这种聚合材料不但可以传导电讯号，而且可以任意改变形状，还可以做得更细更小，同时，它属于可降解生物材料，十分适合短期人体植入。
绘制大脑神经连接的“布线图”
人类大脑是世间最复杂的实体，神经元以及神经元之间的突触连接是大脑执行功能的结构基础，位于大脑不同部位的神经元往往执行不同的功能。为了研究大脑组织，研究人员迫切需要一个详细的图谱来指导研究。科学家希望通过绘制出这些线路，并弄清其发挥功能的方式，了解大脑产生认知、感觉以及思想的过程和机理，进而为阿尔茨海默病、精神分裂症以及中风等疾病的治疗提供帮助，使揭开大脑之谜、开发出计算机大脑模型的梦想离现实更近一步。但是，绘制突触连接是一项非常复杂、艰巨和长期的任务。
来自伦敦大学的研究人员研发了一种新型技术，通过使用一种高分辨率的成像装置实现了这一目的，并绘制出了小鼠视觉皮层的部分神经连接的“布线图”。他们将注意力集中在了具有数千个神经元和数百万个不同连接的小鼠视觉皮层。研究人员首先利用高分辨率成像技术探测小鼠大脑视觉皮质中神经细胞对特定刺激的反应，然后在一个神经元上施加微电流刺激，并观察通过突触相连的其他神经的反应。如此反复，最终就可以追踪视觉皮质中神经细胞的功能及连接状态。除视觉皮层外，研究人员希望该技术还能帮助他们绘制出大脑中主管触觉、听觉以及运动系统的神经突触线路。一旦弄清了位于大脑中不同层次的神经突触的功能和连接方式，就能用计算机来对这一世界上最复杂最为精密的器官进行模拟，揭开大脑的秘密。
人造海马
记忆的重要性是人人皆知的，可以想象一下，如果一个人丧失了记忆，不知道自己是谁，不认识自己的亲友，也不知道自己的过去，将是一件多么痛苦的事。这种境况并不罕见，除了因为种种原因造成大脑损伤引起记忆丧失外，最常出现的是老年痴呆症。随着世界人口平均寿命的逐年增加，全球人口趋于老龄化，老年痴呆症的发病率也逐年上升。
现在，人类终于发现了大脑中掌管记忆的具体部位—海马。海马的损伤可以导致记忆丧失和老年痴呆症。那么，制造一个“人造海马”来代替人脑中的海马不是一切都可以“OK”了吗？科学家们正在从事此工作。美国南加州大学的贝格和他的研究小组几乎花了10年的时间来研制这个“人造海马”。他们首先创建了各种情况下海马回如何反应的数学模型，第二步是将该模型建成硅片，然后在实验室里把它植入大脑，测试它的功能。现在，他们已经研制出了人造海马—一种能模拟控制记忆、情绪和知觉区的硅片。它将首先在小鼠大脑组织中进行测试，如果这个初步检测取得成功，贝格和同事打算再在猴子上进行试验。如果一切顺利，将通过某种方式给患中风、癫痫或老年痴呆症患者试用。如果该硅片能帮助海马回受损者恢复贮存新记忆的能力，就可证明它是有效的，可以推广到临床应用。
【责任编辑】蒲晖