“全國也沒幾家機構能做這種猴的實驗?!痹谏綎|中醫藥大學實驗中心,機能學實驗室主任龐小剛自豪地對記者說。
他口中的“猴”,學名叫“狨猴”,是一種原生于南美洲熱帶雨林的小型靈長類動物,個頭不大,尾巴很長,生性警覺。就是這些小家伙,最近與山東中醫藥大學和南開大學團隊一起,登上了國際腦科學研究的舞臺。
近日,南開大學人工智能學院趙新教授團隊利用自主研發的機器人化主動膜片鉗系統,與山東中醫藥大學實驗中心團隊合作,成功記錄了清醒狨猴的神經元電生理信號,這是國際上首次將機器人化主動膜片鉗技術應用于清醒非人靈長類動物腦電探測,為前沿腦科學研究提供了技術支撐。
人類大腦的神經元細胞通過沿著軸突傳遞電脈沖相互“交流”,構成了行為和認知的物理基礎。膜片鉗技術能夠像“聽診器”一樣精準檢測神經元之間微弱的電生理信號,被公認為腦科學研究的“金標準”。
然而,在活體狀態下,細胞并非靜止,受到呼吸、脈搏,甚至情緒的影響而波動。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”細胞波動、適配大動物實驗的算法和設備。
山東中醫藥大學實驗中心科研公共平臺搭建的雙光子顯微鏡與膜片鉗聯用系統,為麻醉和清醒狀態下實驗動物的神經元膜電位及離子電流記錄提供了穩定的數據采集平臺。
“普通的膜片鉗系統操作空間小,通常只能做離體腦片實驗,而這套聯用系統提升了操作空間,適用的實驗動物范圍更廣?!饼嬓傉f。中心還配備了專業的技術團隊持續優化聯用性能,使精確捕捉清醒狨猴單細胞電生理信號成為可能。
除了適配的設備和技術人員,飼養狨猴本身就是一道較高的門檻。山東中醫藥大學實驗動物中心承擔了清醒狨猴的飼養環境保障、獸醫全程監護等工作。
“普通實驗動物設施溫度控制在20℃—26℃范圍即可,但狨猴來自熱帶,對低溫極為敏感,環境溫度必須保持在26℃以上,通常恒定在26℃—30℃區間。”獸醫李琴說,每個房間不僅需要單獨控溫控光,保證12小時晝夜交替,每周還需要兩次紫外光照射,幫助它們合成維生素D、促進鈣質吸收。
“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,都需要飼養條件、設備能力和人員素質的同步跟進?!饼嬓傉f,他們不僅建立了標準化狨猴飼養體系,還負責術前準備及術后恢復,攻克清醒非人靈長類動物的開顱手術與福利保障關鍵技術,全程配合完成清醒動物手術、電生理信號采集等核心環節,為這次研究提供了最關鍵的保障支撐。
為進一步深化合作,南開大學與山東中醫藥大學以前期成果為基礎,聯合申報了國家自然科學基金。目前,來自上海交通大學、北京腦科學與類腦研究所等的研究團隊也已主動對接,洽談技術平臺共享與聯合課題攻關等事宜。山東中醫藥大學實驗中心科研公共平臺,正成為全國腦科學領域重要的公共技術服務陣地。
(大眾新聞記者 劉姝彤 實習生 高涵 通訊員 邱嘯)