“全國(guó)也沒幾家機(jī)構(gòu)能做這種猴的實(shí)驗(yàn)?！痹谏綎|中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任龐小剛自豪地對(duì)記者說。
他口中的“猴”，學(xué)名叫“狨猴”，是一種原生于南美洲熱帶雨林的小型靈長(zhǎng)類動(dòng)物，個(gè)頭不大，尾巴很長(zhǎng)，生性警覺。就是這些小家伙，最近與山東中醫(yī)藥大學(xué)和南開大學(xué)團(tuán)隊(duì)一起，登上了國(guó)際腦科學(xué)研究的舞臺(tái)。
近日，南開大學(xué)人工智能學(xué)院趙新教授團(tuán)隊(duì)利用自主研發(fā)的機(jī)器人化主動(dòng)膜片鉗系統(tǒng)，與山東中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心團(tuán)隊(duì)合作，成功記錄了清醒狨猴的神經(jīng)元電生理信號(hào)，這是國(guó)際上首次將機(jī)器人化主動(dòng)膜片鉗技術(shù)應(yīng)用于清醒非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物腦電探測(cè)，為前沿腦科學(xué)研究提供了技術(shù)支撐。
人類大腦的神經(jīng)元細(xì)胞通過沿著軸突傳遞電脈沖相互“交流”，構(gòu)成了行為和認(rèn)知的物理基礎(chǔ)。膜片鉗技術(shù)能夠像“聽診器”一樣精準(zhǔn)檢測(cè)神經(jīng)元之間微弱的電生理信號(hào)，被公認(rèn)為腦科學(xué)研究的“金標(biāo)準(zhǔn)”。
然而，在活體狀態(tài)下，細(xì)胞并非靜止，受到呼吸、脈搏，甚至情緒的影響而波動(dòng)。這種情況下，人工操作難度極高。想要破解這一難題，需要一套能“追上”細(xì)胞波動(dòng)、適配大動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的算法和設(shè)備。
山東中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心科研公共平臺(tái)搭建的雙光子顯微鏡與膜片鉗聯(lián)用系統(tǒng)，為麻醉和清醒狀態(tài)下實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的神經(jīng)元膜電位及離子電流記錄提供了穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集平臺(tái)。
“普通的膜片鉗系統(tǒng)操作空間小，通常只能做離體腦片實(shí)驗(yàn)，而這套聯(lián)用系統(tǒng)提升了操作空間，適用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物范圍更廣?！饼嬓傉f。中心還配備了專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)持續(xù)優(yōu)化聯(lián)用性能，使精確捕捉清醒狨猴單細(xì)胞電生理信號(hào)成為可能。
除了適配的設(shè)備和技術(shù)人員，飼養(yǎng)狨猴本身就是一道較高的門檻。山東中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心承擔(dān)了清醒狨猴的飼養(yǎng)環(huán)境保障、獸醫(yī)全程監(jiān)護(hù)等工作。
“普通實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施溫度控制在20℃—26℃范圍即可，但狨猴來自熱帶，對(duì)低溫極為敏感，環(huán)境溫度必須保持在26℃以上，通常恒定在26℃—30℃區(qū)間?！鲍F醫(yī)李琴說，每個(gè)房間不僅需要單獨(dú)控溫控光，保證12小時(shí)晝夜交替，每周還需要兩次紫外光照射，幫助它們合成維生素D、促進(jìn)鈣質(zhì)吸收。
“從腦切片，到活體的小鼠、大鼠，再到麻醉的狨猴，最后到清醒的狨猴，研究的每一步難度升級(jí)，都需要飼養(yǎng)條件、設(shè)備能力和人員素質(zhì)的同步跟進(jìn)?！饼嬓傉f，他們不僅建立了標(biāo)準(zhǔn)化狨猴飼養(yǎng)體系，還負(fù)責(zé)術(shù)前準(zhǔn)備及術(shù)后恢復(fù)，攻克清醒非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物的開顱手術(shù)與福利保障關(guān)鍵技術(shù)，全程配合完成清醒動(dòng)物手術(shù)、電生理信號(hào)采集等核心環(huán)節(jié)，為這次研究提供了最關(guān)鍵的保障支撐。
為進(jìn)一步深化合作，南開大學(xué)與山東中醫(yī)藥大學(xué)以前期成果為基礎(chǔ)，聯(lián)合申報(bào)了國(guó)家自然科學(xué)基金。目前，來自上海交通大學(xué)、北京腦科學(xué)與類腦研究所等的研究團(tuán)隊(duì)也已主動(dòng)對(duì)接，洽談技術(shù)平臺(tái)共享與聯(lián)合課題攻關(guān)等事宜。山東中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心科研公共平臺(tái)，正成為全國(guó)腦科學(xué)領(lǐng)域重要的公共技術(shù)服務(wù)陣地。
?。ù蟊娦侣?dòng)浾?劉姝彤 實(shí)習(xí)生 高涵 通訊員 邱嘯）
來源：大眾日?qǐng)?bào)
編輯：王譽(yù)林 李婕寧
一審：賈春毅
二審：孫瑞永
三審：王桂林
