「透視」大腦 科學家研發新技術

史丹佛大學的研究員開發出一項突破性的研究，不用解剖就能窺探大腦的神經網路，讓大腦變成幾乎完全透明，在研究大腦的運作同時不用剖開大腦。

神經科學家在研究大腦運作及其複雜的電路結構遇到瓶頸一段時間了。其中最困難的挑戰就是如何觸碰到大腦，但又不破壞或改變它的結構。最後，研究小組結合神經科學與化學工程技術，研發出了讓大腦「透明化」（CLARITY）的一項全新技術。

史丹佛大學保羅．弗蘭克蘭（Paul Frankland）博士稱：「CLARITY徹底改變我們對大腦結構的了解，它能使我們觀察大腦的局部和全部變化，以及化學反應如何轉變成行為。」

據悉，CLARITY技術過去曾在斑馬魚及保存的人體大腦上測試，而這次小白鼠的大腦實驗結果與過去的結果類似。這顯示，這項技術在人類樣本和其他有機體上將有潛在的應用前景。

突破過去侷限

「CLARITY」技術主是要從大腦中萃取某些化學物質出來的同時，也能保持大腦的重要結構完好無缺，研究團隊將大腦浸泡在一種稱為水凝膠（hydrogel）的單體溶液中，當脂質從大腦抽離時，大腦結構才不致分崩離析。

過去的解剖和脂肪抽離技術都會使大腦組織散開，但以「CLARITY」技術抽離物質後的大腦組織，卻是一個最完整且原始的3D立體大腦，研究人員可藉由不同化學物質對大腦進行其他測試。

這項突破讓大腦切片晉升到3D規格的大分子探測，徹底改變了人類對大腦的研究方式。

戴瑟羅在論文中表示：「過去的生物領域中，這是無法達成的目標，但是CLARITY開啟了新頁。CLARITY是利用分子解析（molecular resolution）和全局範圍（global scope）的技術，同時顯示出細胞完整的細部結構。」

締造全新境界

CLARITY不僅可以保留大腦內的神經連結，還能維持細胞中大量的分子訊息，是史無前例的技術。

戴瑟羅說：「如果能將脂質移除且不損壞組織結構，我們就有機會讓光與大分子穿透更深層的組織，顯像出來的大腦不只是3D立體成像，而是更完整的3D立體分子分析顯影。」

這項突破性的技術，還能允許利用螢光抗體對大腦特定結構的蛋白質進行標定，讓其在顯像的過程中表現出來。研究人員也能將這些螢光抗體重複染色標記，讓不同抗體探測不同目標。

戴瑟羅說：「CLARITY有機會適用於任何生物系統。若能在其他生物上應用，將會是一件很有意思的事。」◇