物理學家發明神奇顯微鏡可窺探活腦細胞

“STED”顯微鏡的示意圖

據國外媒體報導，德國著名物理學家和其領導的研究團隊最近發明了一種超高分辨率的顯微鏡，這種神奇的顯微鏡可窺探活腦細胞的活動，這一科研成果為成功研製新一代精神治療藥物鋪平了道路。
自從科學家開始研究大腦，他們希望能夠更好地觀察腦內活動。研究人員之前只能在電子顯微鏡下觀察死亡的細胞，但他們從來沒有能夠在高分辨率的設備下微觀地觀察一個活的動物的腦細胞在內部運作的狀態。現在，由於著名物理學家斯特凡•赫爾（ Stefan Hell ）和他在德國馬克斯•普朗克研究所的同事們的研究成果，這個夢想得以實現。赫爾和他的團隊近日在《科學》雜誌上發表了一篇論文，描述他們的這一奇妙發現。
赫爾和同事已花費多年時間研究超高分辨率顯微鏡，名稱為“(STED) 顯微鏡"。在近日的一項實驗中，他們切掉了一隻老鼠的頭骨的一小部分，然後用一個玻璃窗取代，然後利用"STED顯微鏡"對玻璃窗內的情況進行觀察，使這一研究發展到一個全新的水平，使科學家更容易地看到大腦內的腦細胞活動。該研究團隊首次從基因方面改造小鼠，使某些腦細胞激發螢光。然後重點研究發螢光的細胞，他們在"STED顯微鏡上"增加了專用軟體，完全清除不亮的部分。結果顯示，存在於一個活生生的老鼠大腦外部部分的神經元的超高分辨率的及時照片。
這項新的"STED顯微鏡"提供清晰的影像，分辨率可到70納米，清晰度是一般顯微鏡的四倍高，足以讓科學家看到樹突棘（dendritic spines）的實際運動，這可能有助於研究人員理解它們的運動機制。研究人員很可能將發現新型顯微鏡許多不同的用途。其中一個突出的領域，幾乎肯定會涉及到作用於突觸內的精神治療藥物，可能將能夠使更好地針對特定疾病的藥品的研究獲得突破。然而，任何新的科學突破的一個缺點是，許多自然趨勢都受激勵的推動，不知道接下來會發生什麼。在這種情況下，赫爾和他的團隊已經開始考慮進一步的研究方法，使研究人員能夠在這種高分辨率的圖像中研究任何活腦細胞，而不只是表面上的腦細胞。