打造透明大脑课件.pptVIP

打造透明大作者：卡?戴瑟斯KarlDeisseroth）

卡?戴瑟梦斯是斯坦福大学生物工程学和精神病学教授，因开了Clarity和光学技而得了2015年生物医学科学Lurie。

我的神系就像一色彩丰富的，由交互接的而成。突，一种从神元延伸出的，就是构成大的「」。借助种特殊构，信号可以从一个神元至另一个神元。程投射突（Long-rangeprojectingaxon）似于品中的「」，可与大自身的「」（即短距离内往复的突）交在一起，通信号来行算功能。

要理解大的工作机制，科学家需要破幅神的微构（精确到个突）。不，要搞清楚个突的功能，我得从整个大入手，因才能完整地呈个突的全貌以及它所的境。然而，遍布部的脂肪分子（脂），尤其是胞膜上的脂分子，会致成像出的光生散射，阻碍了我透最表的胞来察部的深构。由于大既不像普通物那平整，也不透明，要看清内突的精构，我需要一种全新的工具。

在，一新技科学家开启了察看全的大，借助新技，科学家可以确定大中构建复神通路的神的迹，以及它的分子特性。新方法以一种名水凝胶（hydrogel）的物。水凝胶是一种聚合物，它内部形成了三接网，既可保持水份，又可防止自身解体。它常被用来在生物内部构建3D聚会物骨架。

整个程分3部，首先是凝胶在物或死者的内形成，种凝胶可与蛋白和核酸（脱氧核糖核酸和核糖核酸）等接，从而保些富含生物信息的关分子；然后，去除中不必和会散射光的分（比如脂）；最后，向整个构中引入大量光和其他（凝胶不要透明，要容易注入探），光后，科学家就能以极高的分辨率，直接察整个部中不同的神和分子。

新技可以科学家更深入地了解人体的指中心，也他得到了很多新。借助种方法，神科学家能将神通路与相的行学功能系起来，包括运、知等躯体行和知行。新方法可以帮助科学家更好地研究帕金森病、阿茨海默病、多性硬化症、自症、物用、恐惧症与焦症的病程。我甚至助了一家公司，以探索水凝胶（tissue-hydrogel）工程在癌症断方面的用。目前方法除了用于部，到了以外的其他身体器官和

透明大得透明是如此，以至于大型物上年演化，仍然没有得个特性。很明，有形的身体多多，所以某些物种会演化出一定程度上透明的身体，以适生活境（比如避天）。了更好地藏自己，某些甚至放弃了血蛋白，没有色的血液。然而，尽管生存力巨大，些物也做不到中枢神系完全透明。在那些所的透明或体内，神系仍然保持着不透明——尽管已达到弃用血胞的演化高度，却依旧无法光通无阻地穿透一个活体生物的大。

部的种不透明性，是由于神光的散射造成的，在脂肪和水的界面，光子会生漫反射（因光两种物中的速度不同，同神构极具复性）。我很通基因改造或借助演化的力量，消除一阻碍光通的壁。构成胞膜和胞内部构的脂屏障，就像体，在离子沿突信息的程中起着非常关的作用。有刺意味的是，生物学家最希望能整体研究的器官（），也最做到透明。

2009年，我开始向研究个——使完整、成熟的哺乳物的部得透明可，同内多个分子行精。那个候，全世界已有数百个室开始使用我和同事在2004至2009年明的光学方法（即用光照控制胞活，打开或关特定神通路件）。

光学是一跨学科的科学，可以同利用激光、光和光敏蛋白基因（也叫微生物蛋白，主要存在于藻和菌中），在物跑、跳、游泳、日常生活以及完成复行，精确控制活体生物内特定胞的神活。2004年7月，我第一次在神元上了微生物蛋白。5年后，也就是2009年夏天，光学的主要很大程度上得到了解决，成了一操作便、广泛使用的技。尽管通光种方法，神科学家已了上千种与行相关的神机制，但光并不能提供另一种重要的信息：一个个受控于光的神胞，在大里是如何接的？如果只有光学技，我没法弄清楚个

很多科学域来，如果既能掌握一个系的整体情况，又能搞清楚个基件的接方式，将是十分令人期待的，但是一个有些奢侈的梦想。从复系中分离出个件行独立的分析非常有必要，因从整体当中分离出一部分，有助于确定哪些特性是不依其他部分而固定存在的。但是，于大种具有无数接的构来，将系分拆，就像拆下所有的，并不是研究大整体功能的最佳策略。

期以来，由于成年哺乳物的大不透明，要想化并行，只能它加以拆分，目前主要是通切片技，将三分割成上千个二切片。个程需要耗大量的力，特是当要多个子行研究，以形成有意的果（在研究哺乳物行常到）。而且，在切片的程中，关信息也不可逆地失了。由于我已能利用光学技，在大内一些新技，因此在2009年，我开始思考，能在大里做些甚么，来解决大可个

15年的探索个想法的种子早在15年前就已播下了。20世90年代中期，我已开始痴迷于在内用个胞构建通路：一种方法是在高分子聚合物支架上培养神干胞，而通，其化神元。因水凝胶的生物兼容性和透明性特适合作支架，所