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台學者突破顯微技術 看見「果蠅的思想」可應用於人腦

為探究人類大腦的奧秘,台大物理系教授朱士維成立跨領域團隊,成功研發高時空解析活體多光顯微技術。記者章凱閎/攝影
為探究人類大腦的奧秘,台大物理系教授朱士維成立跨領域團隊,成功研發高時空解析活體多光顯微技術。記者章凱閎/攝影

為探究人類大腦的奧秘,台大物理系教授朱士維成立跨領域團隊,成功研發高時空解析活體多光子顯微技術,可達到最高20奈米的解析度,比起目前成像技術提升10倍。此技術可穿透活體果蠅全腦,觀察果蠅腦神經細胞的運作機制,猶如「看見果蠅的思想」,是解開人腦神經網路運作機制的重大突破。

人類大腦有一千億個腦神經細胞,但神經細胞如何交互作用,產生思考決策等高階功能,科學家至今仍沒有答案。但朱士維指出,科學家目前致力於研究與人腦神經網路運作機制類似的果蠅,作為探究人腦的範例。

朱士維結合清大、交大及捷絡生物科技公司成立跨領域團隊,在科技部「台灣腦科技發展及國際躍升計畫」支持下,共同研發高時空解析活體多光子顯微技術,提升光學顯微鏡達到高速、高空間解析度,能夠穿透活體果蠅全腦,觀察果蠅腦中單一神經細胞的電生理動態行為,猶如看見果蠅的思想。

朱士維表示,在此技術研發之前,國際主要以雙光子光學顯微鏡來觀察果蠅腦,但最深只能穿透0.1mm,且成像解析度不足。如今團隊研發高時空解析活體多光子顯微技術,可達到最高20奈米的解析度,等於成像效果提升10倍;另也發展「長波長三光子螢光」技術,最深可穿透果蠅腦至1mm。

清大生醫工程與環境科學系助理教授朱麗安比喻,此技術突破,如同過去只能看見高速公路骨幹,新技術已可看清楚到路上的每輛車。

團隊研發的高時空解析活體多光顯微技術,成果於去年發表在光學重要期刊「光學快報」(Optics Letters),且被期刊編輯選為必讀文章;「長波長三光子螢光」技術也於去年發表在「生物醫學光學快報」(Biomedical Optics Express)。

朱士維表示,人類的腦細胞數量為老鼠的一千倍、果蠅的一百萬倍,但透過觀察與人腦神經網路運作機制類似的果蠅腦,人類可進一步解構大腦結構、解訊大腦訊號,距離揭開人類大腦的奧秘又邁進了一步。

清大

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