華中科技大學特聘教授Nature子刊解析神經發育

　　來自華中科技大學Britton Chance生物醫學光子學研究中心，生物醫藥工程系的研究人員發表了題為“Developing neuronal networks: Self-organized criticality predicts the future”的文章，解析了發育神經元網絡，指出自組織臨界性未來可以預測神經系統在發育早期過程中的趨勢。相關成果公布在Scientific Reports雜志上。

　　領導這一研究的是華中科技大學首批"長江學者獎勵計劃"特聘教授：駱清銘教授，其早年畢業于西北電訊工程學院，1993年加入華中科技大學，現任博士生導師，華中科技大學副校長。駱教授長期從事信息光電子學與生物醫學交叉的學科(生物醫學光子學)研究，關注重大疾病(如胰腺癌、Alzheimer disease 阿爾茨海默氏病)早期診斷與藥物研發的光學分子成像研究，以及認知神經活動基本過程的光電成像研究等。

　　神經活性中出現的自組織臨界性(Self-organized criticality)是描述發育神經細胞網絡形成和功能的一種關鍵概念，臨界動力學和神經系統發育之間的關系，無論是從理論上，還是實驗中都吸引著許多科學家。

　　然而盡管研究人員已經發現皮質神經元網絡在體外成熟的不同階段，會表現出各種不同的活性模式，但是整個神經發育過程中的動力學活性模式，至今還基本屬于空白。

　　在這篇文章中，研究人員發現通過分離大鼠神經元培養的海馬神經網絡，其發育和“衰老”過程中會出現一系列的亞穩態網絡狀態。這種狀態轉換順序的單向性只在網絡中才會被觀察到，這也就是說，分布式神經雪崩(distributed neuronal avalanche)具有冪律縮放性(power-law scaling)。

　　這些數據表明，自組織臨界性在發育過程中，能引導自發活性朝著連續自我平衡調控瞬態模式轉變，這可能有助于未來預測，神經系統在發育早期的趨勢。

　　駱清銘教授研究組曾在Science雜志上發表文章，研制出了一種顯微光學切片層析成像系統，由此獲得了小鼠全腦高分辨率圖譜。他們利用顯微光學切片層析成像系統，對制備好的鼠腦為樣本，全自動連續242小時進行了數據采集，共獲得15380層像素分辨率為0.3×0.3微米的冠狀斷面圖像。

　　同時，研究人員還利用高定位精度的三維移動平臺，及在切片中采用對先采取到的信息進行驗證分析的方法，對圖像準確定位和預處理，實現了突起水平的小鼠全腦結構成像，獲得了一套來自同一只老鼠的全腦組織切片圖譜。這種介觀水平的小鼠全腦神經解剖圖譜，為數字化鼠腦結構和腦功能仿真研究提供了重要的基礎性實驗數據參考。

　　Science認為這篇論文內容新穎，會引起從事連接領域研究人員的高度興趣，論文以方法為主要中心，同時描述了鼠腦高爾基結構三維數據集，是目前最大的也是分辨率最高的鼠腦突起結構數據集。