
所有复杂系统都是由支撑基本功能、过程和连接的基本构件构成的。大脑似乎拥有无限的能力,能够执行从语言到感官知觉等各种功能,这一点也不例外:神经细胞和突触连接是所有大脑活动所依赖的基本单元。
大脑如何处理感觉信息?
加州大学伯克利分校分子与细胞生物学系下属的 Adesnik 实验室正在进行一项研究,其目标是找到感知的神经基础。研究小组负责人 Hillel Adesnik 解释说:“我们希望准确了解大脑中的微电路如何处理感官信息以驱动行为。尽管数十年的研究已经仔细概述了单个神经元如何从感官环境中提取特定特征,但允许皮质神经元群实际处理感官信息并产生感知的细胞和突触机制在很大程度上仍是未知的。”
在他们的工作中,Adesnik 实验室的研究人员操纵和监测清醒小鼠的神经元,以便更全面地了解人类大脑中的神经回路如何支持感觉、认知和行动。该实验室开发了新颖的光学成像技术,需要在小鼠大脑中植入玻璃窗,以便光线传播。
利用激光微加工技术制作玻璃盖玻片原型
虽然玻璃盖玻片可以购买,但 Adesnik 实验室的科学家希望制作能够扩大与小鼠大脑进行主动互动能力的原型版本。他们设想在基底上开孔,以便药物和电极进入,这样他们就可以测量与受体的相互作用,并添加染料来测量神经元活动的水平。
确定大小和形状之间的平衡一直是研究的重要部分。“最初,我们尝试了我们部门中很容易找到的机械工艺,”阿德斯尼克教授说。“但这对于我们的研究标准来说太不可靠了。很难复制孔的精确尺寸,这些孔可能是直径小至 250 微米的圆形或正方形,而太大的孔又是一个问题,因为小鼠的移动性会导致记录平台不稳定。”
更重要的是,机械方法无法准确地将孔洞定位在研究小组想要到达的大脑特定区域。Potomac 不仅拥有切割玻璃而不开裂的专业知识,还拥有高精度机械加工的经验,可以将孔洞准确地定位在研究人员需要的位置。此外,数字计算机辅助设计允许设计中的变化,这些变化可以在软件中轻松修改,从而加快迭代原型制作过程。
和许多基础科学研究一样,阿德斯尼克实验室希望进一步加深对大脑功能的基本了解。但更重要的是,这些研究收集的信息可能会改善自闭症、精神分裂症和癫痫等困扰人类的神经系统疾病的治疗。

