脑科学新进展
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的了解，我们不过刚刚触及到表面而已。”
脑科学家们对此次研究取得的
效果表示吃惊。美国霍华德休斯 医学研究所的神经学家Karel
Svoboda表示，“大脑彩虹”将 使科学家们能够长途追踪神经回 路，并能观察到神经回路怎样彼
此联接。
脑衰老和神经损伤。
衰老与再生、聪颖与痴呆、学习 与记忆、行为与障碍……人类的 一切行为都和大脑有关，由此， 脑科学的研究也成了新世纪科学
研究的新前沿和制高点。
脑科学，狭义的讲就是神经科学， 是为了了解神经系统内分子水平、 细胞水平、细胞间的变化过程， 以及这些过程在中枢功能控制系 统内的整合作用而进行的研究。 （美国神经科学学会）广义的定 义是研究脑的结构和功能的科学，
脑科学新进展
从人类的健康来说，人脑的复杂 程度和所起的作用是任何别的器官 无法比拟的，而且对每一个年龄层 次的人都有意义。如出生前的胎儿 神经系统的形成和发育是日后正常 脑功能的基础，儿童脑的可塑性发 育是智力和健康心理形成的关键。 成年人脑的有效工作则取决于神经 网络中信息的高效传递和加工，老 年人的健康生活依赖于没有病理性
的复杂结构和分布。”
除此之外，“脑虹”也能够帮 助跟踪哺乳动物神经系统复杂的 发育过程，到目前为止，科学家 尚没有完全揭开这一谜团。换句 话说，这也可能帮助我们找到很 多大脑功能障碍的致病根源，大 脑功能障碍这种疾病通常是在发
育早期出现的。
“脑虹”绘制技术将对绿色、黄色、橙色和红 色荧光蛋白质进行编码的基因混在一起。一 旦“接通”，这些基因便会“点亮”它们所 在的神经细胞，进而形成彩色效果。科学家 将研究发现刊登在最新一期的《自然》杂志 上。他们利用“脑虹”对老鼠的神经环路进 行了长达50天的研究。时下，他们已经发现 了之前并不被承认的神经排列类型。哈佛的 乔舒亚-赛因斯说：“基于对我们看到的事物
1.脑彩虹系列图片之一海马体(Hippocampus)
2. 脑彩虹系列图片之一浦肯野神经细胞(Purkinje neuron)
3. 脑彩虹系列图片之一苔藓状纤维(Mossy Fiber)
4. 脑彩虹系列图片之一轴突波(Axonal Waves)
5. 脑彩虹系列图片之一视网膜烟花(Retinal Fireworks)
么问题。
哈佛大学研究小组的美国研究员杰夫-利希曼 说：“彩色大脑图片采用了与电视监控器相 同的方式，后者是将红色、绿色和蓝色3种颜 色混合在一起展示多种颜色，前者则是将神 经细胞中3种或者更多的荧光蛋白质混合在一 起产生很多不同的颜色。神经科学家可利用 的能够搞清楚神经系统‘接线图’的工具可 以说是少得可怜，‘脑虹’的出现将帮助我 们更好地了解大脑以及神经系统中神经细胞
他们从一名患有遗传性MND疾病的病人身上提取皮 肤细胞，并利用提取到的皮肤细胞构建出运动神经元。
他们证实在90%以上的MND病例中发现的蛋白TDP43异常导致运动神经元死亡。这也是科学家们首次能够观 察到蛋白TDP-43异常直接对人运动神经元产生影响。相 关研究结果于2012年3月26日发表在PNAS期刊上。
究人员称其为“大脑彩虹（Brainbow）”。
脑彩虹的原理跟彩电很相似，即用 很少的几种象素相混合可以产生任 何想要的颜色，并制作出一幅好似 抽象画的大脑彩色图片。通过这幅 被形象地称之为“大脑彩虹”的图 片，我们能够观察大脑不同区域如 何相互影响以及发育成熟的诸多细 节。“脑虹”能够帮助确定大脑线 路在很多不同疾病中到底出现了什
MND疾病是一种破坏性的、不可治疗的和最终致命性 的疾病，是由于控制运动、语言和呼吸的运动神经元的渐 近性丢失而导致的。
爱丁堡大学教授Siddharthan Chandran说，“利用 病人干细胞在盘碟中构建MND疾病模型有助于我们研究 这种可怕疾病的病因以及加快药物开发。”
实例2
加拿大研究人员研究发现使用一种酶抑制剂可阻止tau蛋 白中糖类的去除，或可有利于老年痴呆症的治疗。这项发 现为我们对老年痴呆症的内在研究提供了新见解。该研究 发表于本月出版的《自然—化学生物学》上。 老年痴呆症的症状表现为失忆和精神错乱。从细胞层面上 来看，该病的特点则是tau蛋白不断累积，直至形成较大 纤维。许多研究老年痴呆症的科学家往往试图找到能直接 与这些纤维进行反应的分子，分解或者阻碍纤维的形成， 从而治疗此病。不过，目前还不清楚是什么物质控制着这 些纤维的形成；一旦找到纤维的前期形成因素，那么，老 年痴呆症防治的早期干预将成为可能。 David Vocadlo和同事将糖基转移酶（OGT）的抑制剂 Thiamet-G注入患有老年痴呆症的转基因小鼠体内后，发 现tau蛋白累积速度减慢，神经细胞缺失开始减少。特别 是抑制剂成功阻止了酶将tau蛋白中的糖类去除；实验检 测也证明这些糖类能直接减慢纤维的形成。
主要研究进展
1、分子和细胞水平的神经科学发展迅猛 2.视觉的脑机制——重大突破 3、神经网络的研究进入新的高潮 4、发育生物学的崛起 5、神经和精神疾病的研究进展 6、脑的意识功能
实例1
来自英国爱丁堡大学、伦敦大学国王学院、美国哥伦 比亚大学和旧金山大学的科学家们利用前沿干细胞研究方 法取得一项研究突破，从而可能会加快人们开发出治疗运 动神经元疾病(motor neurone disease, MND)的新方法。
还包括认知神经科学等。
脑科学新进展概况
世界各国普遍重视脑科学研究， 美国101 届国会通过一个议案，“命名1990年1月1 日开始的十年为脑的十年”。1995年夏， 国际脑研究组织IBRO在日本京都举办的第 四届世界神经科学大会上提议把下一世纪 （21世纪）称为“脑的世纪”。欧共体成 立了“欧洲脑的十年委员会”及脑研究联 盟。日本推出了“脑科学时代”计划纲要。 中国提出了“脑功能及其细胞和分子基础” 的研究项目，并列入了国家的“攀登计 划”。
12.大脑彩虹展示神经活动
对大脑神经元进行着色并不是什么新鲜的事，科学 家早已利用转基因技术，将荧光蛋白基因转移到神 经元中进行表达。但直到目前为止，这种方法每次 最多只能转移两种荧光蛋白基因，着色种类只有两 种。显然，仅仅两种颜色对于描绘复杂的大脑神网
络是远远不够的。
而在最新的研究中，美国哈佛大学的神经学家 Joshua Sanes和同事利用特殊的基因工程手段，将 荧光蛋白基因转移到神经元中进行表达成功地让转 基因小鼠神经元表达了4种颜色的荧光蛋白：黄色、 红色、青色、橙色（或绿色）。结果在小鼠脑部细 胞可以观察到大约90种不同的色彩，色彩斑斓，研
6. 脑彩虹系列图片之一大脑周围(Beyond the Brain)
7. 脑彩虹系列图片之一彩虹舌头(Rainbow Tongues)
8. 脑彩虹系列图片之一五彩纸屑小鼠(Confetti Mice)
9. 脑彩虹系列图片之一绒毛(Villi)பைடு நூலகம்
10.大脑彩虹：新方法制作鲜艳的图片
11.大脑彩虹用90种颜色制成
脑科学家们对此次研究取得的
效果表示吃惊。美国霍华德休斯 医学研究所的神经学家Karel
Svoboda表示，“大脑彩虹”将 使科学家们能够长途追踪神经回 路，并能观察到神经回路怎样彼
此联接。
脑衰老和神经损伤。
衰老与再生、聪颖与痴呆、学习 与记忆、行为与障碍……人类的 一切行为都和大脑有关，由此， 脑科学的研究也成了新世纪科学
研究的新前沿和制高点。
脑科学，狭义的讲就是神经科学， 是为了了解神经系统内分子水平、 细胞水平、细胞间的变化过程， 以及这些过程在中枢功能控制系 统内的整合作用而进行的研究。 （美国神经科学学会）广义的定 义是研究脑的结构和功能的科学，
脑科学新进展
从人类的健康来说，人脑的复杂 程度和所起的作用是任何别的器官 无法比拟的，而且对每一个年龄层 次的人都有意义。如出生前的胎儿 神经系统的形成和发育是日后正常 脑功能的基础，儿童脑的可塑性发 育是智力和健康心理形成的关键。 成年人脑的有效工作则取决于神经 网络中信息的高效传递和加工，老 年人的健康生活依赖于没有病理性
的复杂结构和分布。”
除此之外，“脑虹”也能够帮 助跟踪哺乳动物神经系统复杂的 发育过程，到目前为止，科学家 尚没有完全揭开这一谜团。换句 话说，这也可能帮助我们找到很 多大脑功能障碍的致病根源，大 脑功能障碍这种疾病通常是在发
育早期出现的。
“脑虹”绘制技术将对绿色、黄色、橙色和红 色荧光蛋白质进行编码的基因混在一起。一 旦“接通”，这些基因便会“点亮”它们所 在的神经细胞，进而形成彩色效果。科学家 将研究发现刊登在最新一期的《自然》杂志 上。他们利用“脑虹”对老鼠的神经环路进 行了长达50天的研究。时下，他们已经发现 了之前并不被承认的神经排列类型。哈佛的 乔舒亚-赛因斯说：“基于对我们看到的事物
1.脑彩虹系列图片之一海马体(Hippocampus)
2. 脑彩虹系列图片之一浦肯野神经细胞(Purkinje neuron)
3. 脑彩虹系列图片之一苔藓状纤维(Mossy Fiber)
4. 脑彩虹系列图片之一轴突波(Axonal Waves)
5. 脑彩虹系列图片之一视网膜烟花(Retinal Fireworks)
么问题。
哈佛大学研究小组的美国研究员杰夫-利希曼 说：“彩色大脑图片采用了与电视监控器相 同的方式，后者是将红色、绿色和蓝色3种颜 色混合在一起展示多种颜色，前者则是将神 经细胞中3种或者更多的荧光蛋白质混合在一 起产生很多不同的颜色。神经科学家可利用 的能够搞清楚神经系统‘接线图’的工具可 以说是少得可怜，‘脑虹’的出现将帮助我 们更好地了解大脑以及神经系统中神经细胞
他们从一名患有遗传性MND疾病的病人身上提取皮 肤细胞，并利用提取到的皮肤细胞构建出运动神经元。
他们证实在90%以上的MND病例中发现的蛋白TDP43异常导致运动神经元死亡。这也是科学家们首次能够观 察到蛋白TDP-43异常直接对人运动神经元产生影响。相 关研究结果于2012年3月26日发表在PNAS期刊上。
究人员称其为“大脑彩虹（Brainbow）”。
脑彩虹的原理跟彩电很相似，即用 很少的几种象素相混合可以产生任 何想要的颜色，并制作出一幅好似 抽象画的大脑彩色图片。通过这幅 被形象地称之为“大脑彩虹”的图 片，我们能够观察大脑不同区域如 何相互影响以及发育成熟的诸多细 节。“脑虹”能够帮助确定大脑线 路在很多不同疾病中到底出现了什
MND疾病是一种破坏性的、不可治疗的和最终致命性 的疾病，是由于控制运动、语言和呼吸的运动神经元的渐 近性丢失而导致的。
爱丁堡大学教授Siddharthan Chandran说，“利用 病人干细胞在盘碟中构建MND疾病模型有助于我们研究 这种可怕疾病的病因以及加快药物开发。”
实例2
加拿大研究人员研究发现使用一种酶抑制剂可阻止tau蛋 白中糖类的去除，或可有利于老年痴呆症的治疗。这项发 现为我们对老年痴呆症的内在研究提供了新见解。该研究 发表于本月出版的《自然—化学生物学》上。 老年痴呆症的症状表现为失忆和精神错乱。从细胞层面上 来看，该病的特点则是tau蛋白不断累积，直至形成较大 纤维。许多研究老年痴呆症的科学家往往试图找到能直接 与这些纤维进行反应的分子，分解或者阻碍纤维的形成， 从而治疗此病。不过，目前还不清楚是什么物质控制着这 些纤维的形成；一旦找到纤维的前期形成因素，那么，老 年痴呆症防治的早期干预将成为可能。 David Vocadlo和同事将糖基转移酶（OGT）的抑制剂 Thiamet-G注入患有老年痴呆症的转基因小鼠体内后，发 现tau蛋白累积速度减慢，神经细胞缺失开始减少。特别 是抑制剂成功阻止了酶将tau蛋白中的糖类去除；实验检 测也证明这些糖类能直接减慢纤维的形成。
主要研究进展
1、分子和细胞水平的神经科学发展迅猛 2.视觉的脑机制——重大突破 3、神经网络的研究进入新的高潮 4、发育生物学的崛起 5、神经和精神疾病的研究进展 6、脑的意识功能
实例1
来自英国爱丁堡大学、伦敦大学国王学院、美国哥伦 比亚大学和旧金山大学的科学家们利用前沿干细胞研究方 法取得一项研究突破，从而可能会加快人们开发出治疗运 动神经元疾病(motor neurone disease, MND)的新方法。
还包括认知神经科学等。
脑科学新进展概况
世界各国普遍重视脑科学研究， 美国101 届国会通过一个议案，“命名1990年1月1 日开始的十年为脑的十年”。1995年夏， 国际脑研究组织IBRO在日本京都举办的第 四届世界神经科学大会上提议把下一世纪 （21世纪）称为“脑的世纪”。欧共体成 立了“欧洲脑的十年委员会”及脑研究联 盟。日本推出了“脑科学时代”计划纲要。 中国提出了“脑功能及其细胞和分子基础” 的研究项目，并列入了国家的“攀登计 划”。
12.大脑彩虹展示神经活动
对大脑神经元进行着色并不是什么新鲜的事，科学 家早已利用转基因技术，将荧光蛋白基因转移到神 经元中进行表达。但直到目前为止，这种方法每次 最多只能转移两种荧光蛋白基因，着色种类只有两 种。显然，仅仅两种颜色对于描绘复杂的大脑神网
络是远远不够的。
而在最新的研究中，美国哈佛大学的神经学家 Joshua Sanes和同事利用特殊的基因工程手段，将 荧光蛋白基因转移到神经元中进行表达成功地让转 基因小鼠神经元表达了4种颜色的荧光蛋白：黄色、 红色、青色、橙色（或绿色）。结果在小鼠脑部细 胞可以观察到大约90种不同的色彩，色彩斑斓，研
6. 脑彩虹系列图片之一大脑周围(Beyond the Brain)
7. 脑彩虹系列图片之一彩虹舌头(Rainbow Tongues)
8. 脑彩虹系列图片之一五彩纸屑小鼠(Confetti Mice)
9. 脑彩虹系列图片之一绒毛(Villi)பைடு நூலகம்
10.大脑彩虹：新方法制作鲜艳的图片
11.大脑彩虹用90种颜色制成