新成像技術窺果蠅大腦 盼更理解神經運作

透過超高解析度光學成像技術，人類可以用顯微鏡看到大腦的神經構造！中研院研究員陳壁彰11日指出，透過「聚丙烯酸鉀膨脹層光奈米顯微術」，讓科學家可以光學顯微鏡進行果蠅全腦的三維成像，解析度高達約 10 奈米。

陳壁彰強調，未來相關技術有望應用到小鼠腦或人類組織，可對生物神經有更多了解。

突破性研究

中研院應用科學研究中心陳壁彰研究員的團隊，近期於《自然通訊》期刊發表突破性的研究，開發出超高解析度光學成像技術「聚丙烯酸鉀膨脹層光奈米顯微術」。此技術巧妙結合「樣品空間放大」與「貝索層光顯微鏡」方法，成功讓科學家以光學顯微鏡進行果蠅全腦的三維成像，解析度高達約 10 奈米。

陳壁彰表示，傳統光學顯微鏡因「繞射極限」所限，解析度僅能到 200 奈米，間距低於200奈米以下，在顯微鏡中會糊在一起看不清楚，電子顯微鏡雖能達到更高解析度，但因在真空環境下操作，樣品會脫水乾燥，而無法觀察活體樣品及保留螢光標記。

接近電子顯微鏡水準

如今，新技術的解析度已接近電子顯微鏡水準；同時仍保有多色螢光標記等光學成像優勢。

「我們先把樣品放大，再進行觀察！」陳壁彰指出，團隊使用「聚丙烯酸鉀」的高吸水性聚合物來製作凝膠，之後將生物樣品固定於凝膠中，如同尿布內常見的高吸水性材料，加水後能大量吸水並均勻膨脹，使樣品的體積增加達 6.4萬倍。因此原本小到難以分辨的奈米結構就被「膨脹放大」，在光學顯微鏡下也能清楚辨識。

三維成像掃描

舉例來說，果蠅腦的原始大小僅約0.5毫米，經過這樣的膨脹處理後可放大至 1到2公分，另外再加上「貝索層光顯微鏡」來進行成像，可使學家能深入厚重的生物組織，進行快速且極低光漂白性的三維成像掃描。

陳壁彰也說，技術可讓科學家能夠以前所未有的細節及立體觀察生物結構，未來會有更多不同應用空間。

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