MRI技术研究无脊椎动物的大脑解剖结构

2020-08-21 286无脊椎动物

佐治亚州立大学行为神经科学中心(Center for behavious Neuroscience)的科学家们首次利用研究人员开发MRI技术研究无脊椎动物的大脑解剖结构,揭示了活螯虾(一种甲壳类动物,其大脑只有3毫米宽)的解剖特征。

这项技术在12月15日出版的《实验生物学杂志》(Journal of Experimental Biology)上发表了报道,并在随后的评论中予以强调,它为理解无脊椎动物模型的行为神经生物学提供了一个强有力的新工具。

研究背景

传统的磁共振成像技术利用高强度磁场来激发软组织水分子中的质子。扫描器可以探测到一个器官的兴奋和横截面切片,比如大脑。为了给一只正常情况下生理上不会对磁场做出反应的活小龙虾成像,CBN研究人员通过一根长管向其循环系统注入锰(一种小龙虾细胞吸收的对比增强剂)。注射是在动物被放置在核磁共振扫描仪内时进行的。

MRI技术研究无脊椎动物的大脑解剖结构

“在注射锰之前,我们根本看不到这种动物的大脑,”该研究的主要作者、佐治亚州立大学的科学家Jens Herberholz说但注射后不久,我们突然看到大脑像圣诞树一样亮了起来,可以很容易地分辨出它的亚结构。”

赫伯霍兹和他的同事,包括乔治亚州教授唐纳德·爱德华兹、佐治亚州立实验室技术员克里斯托弗·米姆斯、埃默里大学的张晓东和胡小平,开发了锰增强磁共振成像技术来研究小龙虾的大脑。他们发现,这项技术对动物身体其他部位的成像也很有效。在他们的初步研究中,科学家们对前肠中一些在活小龙虾身上从未见过的复杂解剖结构进行了成像。

小龙虾是研究攻击性神经基础和社会等级的最佳动物模型之一。在最初的相遇中,两只小龙虾互相争斗,以确立支配和从属的角色。这种相互作用在细胞水平上改变了每种动物大脑的生理学。

研究意义

在锰增强磁共振成像之前,研究人员依靠解剖和电生理来测量与小龙虾社交行为相关的神经变化。赫伯霍兹说,MRI技术研究无脊椎动物的大脑解剖结构,利用这项对小龙虾无害的新技术,可以对同一种动物进行反复成像,使科学家能够捕捉到它们发生的变化。

“这项技术可以用来研究无脊椎动物的解剖结构,但锰也是神经活动的标志,”赫伯霍兹说无脊椎动物的研究有着丰富的潜在应用,它们是了解神经回路如何在所有动物(包括人类)中产生行为的重要模型系统。”

引用

Georgia State University. "Researchers Develop MRI Technique To Study Brain Anatomy In Invertebrates." ScienceDaily. ScienceDaily, 29 December 2004. www.sciencedaily.com/releases/2004/12/041219181540.htm.

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