eLife：大脑并不像我们认为的那样紧凑

科学家借助电子显微镜技术研究大脑的精细结构，包括神经元、突触等。然而，显微成像必须提前固定解剖的脑组织，以便能被成像、放大观察。但是传统的固定方法会导致组织萎缩，从而造成成像图片出现误差。最近，瑞士洛桑理工大学（EPFL）的科学家们通过快速冻结大脑技术克服了这一关键问题。相关研究成果于8月11日发表于《eLife》。

萎缩的大脑

近年来，电子显微镜等技术的更迭，为神经科学家探索大脑的“细枝末节”提供了平台。但是，扫描成像之前大脑组织的真实结构却一直是个谜。

显微成像之前，解剖下来的大脑组织通过化学固定剂进行固定，然后用树脂进行包裹或者嵌入。然而，这种提前准备过程至少让大脑萎缩30%，大大扭曲了大脑原本的结构，例如神经元之间的实际距离、血管的粗细等等。

冻结的大脑

瑞士洛桑理工大学的Natalya Korogod 和 Carl Petersen合作研发了一种新方法，称为“冷冻固定”，能够防止大脑组织萎缩。这项技术的研发背景可以追溯到1965年：利用液氮流瞬时冰冻老鼠大脑皮层组织至-90℃。

快速冷冻方法能够防止组织中的水结成晶体，防止水结晶后坏组织细胞。而且，借力于高压冰冻法，组织细胞中的水能够迅速进入玻璃态，保留组织结构。

下一步是将冰冻的组织嵌入树脂材料中。这一步骤的目的是用丙酮替代玻璃状态下的水，因为丙酮能在低温条件下仍保持液体。这一过程需要耗时数天，以便大脑组织中的水缓慢排出。

真正的大脑

大脑组织经过冷冻、包埋后，能够通过3D电子显微镜观察和拍照。研究人员比对了冷冻固定和化学固定两种方法处理的大脑组织图像后发现：化学固定后的大脑组织体积变小，细胞外空间，即神经元之间的距离缩小。此外，化学固定处理后的大脑中星形胶质细胞在神经元和血管中都较少，连接神经元的突触也呈现减少趋势。

研究人员将大脑的测量与功能学研究结合：测量分子穿越大脑区域的时间。令人惊喜的是结果显示：这种测量进一步佐证了冷冻固定大脑组织能够保存真正的大脑组织，推翻过去大脑紧密的结论。

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