亨利·莫萊森被稱之為世界上最健忘的人,他的大腦被研究次數(shù)是也歷史上最多的。目前,美國科學(xué)家正利用莫萊森的大腦切片創(chuàng)建另一種意義上的“谷歌地球”,將涵蓋大腦內(nèi)部的一切。
浸泡
浸泡是整個大腦切片準(zhǔn)備工作的第一步,歷時幾個月之久。大腦浸泡在甲醛溶液中直至擁有類似橡膠的彈性。下一步工作是將大腦浸泡在甲醛和蔗糖的混合溶液中。蔗糖進(jìn)入細(xì)胞后可起到防凍劑的作用,在隨后大腦冷凍并進(jìn)行切片時防止冰晶形成。圖片中這個大腦來自于一名同意對其神經(jīng)組織進(jìn)行存檔的捐獻(xiàn)者。
對大腦進(jìn)行切片可謂是將藝術(shù)與科學(xué)完美融合在一起。作為這項“藝術(shù)創(chuàng)作”的第一步,研究人員需要切除捐獻(xiàn)者的大腦。在此過程中,捐獻(xiàn)者面朝上平躺,研究人員則站在他/她的腦后。他們小心翼翼地切開皮膚,暴露出里面的頭骨,而后利用神經(jīng)外科手術(shù)專用鉆頭和護(hù)板切掉頭部周圍及耳朵上方的所有骨頭。這一過程被稱之為“開窗術(shù)”,比利用電鋸更為精確。這么做既是出于對捐獻(xiàn)者的尊重,同時也不會破壞大腦。
下一步是切除頭骨頂部部分。具體地說,就是利用一把小解剖刀小心翼翼地分開顱神經(jīng),讓顱神經(jīng)穿過頭骨暴露出來。而后用左手輕輕地將大腦拿出頭骨,用右手切掉脊髓,讓大腦脫離頭骨。在將大腦放在手上時,你需要格外小心。此時的大腦就像是一個成熟的桃子,很容易破損。最后要做的就是稱一下它的重量,并使用固色劑保存這個組織。
對大腦進(jìn)行切片是美國加利福尼亞州大學(xué)圣地亞哥分校神經(jīng)解剖學(xué)家雅科珀·安內(nèi)瑟的工作。世界上只有少數(shù)幾名專家擅長對整個人腦進(jìn)行解剖和切片,安內(nèi)瑟便是其中之一。自1994年以來,他便開始從事這項工作。他的夢想是創(chuàng)建世界上最完整的開架閱覽式神經(jīng)解剖學(xué)圖書館,主要為讀者提供有關(guān)整個人腦切片的高清晰數(shù)字圖片。
憑借高超的專業(yè)技術(shù)和這種雄心壯志,安內(nèi)瑟被一組研究人員選中,負(fù)責(zé)對神經(jīng)科學(xué)研究史上最著名的大腦——莫萊森的大腦進(jìn)行切片。全世界的學(xué)生和研究人員更喜歡將這個富有傳奇色彩的健忘癥患者稱之為“H. M.”。20多歲時,莫萊森便因癲癇癥生活無法自理。他的癲癇癥頻繁發(fā)作,讓他無法正常工作。
H. M.大腦
在蔗糖完全滲透到大腦中之后,大腦便可以浸泡在凝膠中。圖片展示的是H. M.的大腦,被放置在一個專門制造的容器內(nèi),容器將被填滿液態(tài)凝膠并放入一個真空室。人腦在很大程度上呈雉堞狀,結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。在放入載玻片時,浸泡在凝膠中可幫助將所有組成部分聚集在一起。安內(nèi)瑟表示:“就像有些人說的那樣,這是一份非常重要的老手稿,需要善加保護(hù)。你們能夠修復(fù)這本書,能夠告訴我們每一頁上寫著什么嗎?”
進(jìn)行切片
在放入凝膠之后,大腦便被冷凍,而后放入一個名為“超薄切片機(jī)”的組織切片裝置進(jìn)行切片。在第一幅圖片中,H. M.的大腦正在進(jìn)行切片,切片平面與面部大致平行,所朝方向與典型大腦掃描獲取的圖像一致。隨著切片機(jī)向后移動,鋒利的刀片會切下一片只有70微米的大腦切片。整個過程與熟食店切火腿一樣,只是切片更薄罷了。
一根橡膠管負(fù)責(zé)向冰凍大腦周圍的區(qū)域輸送液態(tài)乙醇,溫度為零下40攝氏度,作用是保持大腦處于適當(dāng)?shù)牡蜏貭顟B(tài)。在刀片向前移動過程中,安內(nèi)瑟會用漆刷從刀片上輕輕取下薄薄的切片,而后放入盛滿平衡鹽溶液的容器內(nèi)。下一步工作是使用數(shù)字照相機(jī)對新切下的切片進(jìn)行拍照。在這幅圖片中,安內(nèi)瑟正對另一名捐獻(xiàn)者的大腦進(jìn)行切片。
切片
薄薄的大腦切片平躺在明信片大小的載玻片上。實驗室助手娜塔莎·托馬斯使用漆刷輕輕地將捐獻(xiàn)者的大腦切片攤開,讓切片復(fù)雜的幾何圖案朝著正確的方向。大腦切片脫水后,研究人員會對其進(jìn)行染色以突出神經(jīng)解剖學(xué)結(jié)構(gòu)。
在上面這張圖片中,安內(nèi)瑟手持一個完整的大腦切片,這個大腦來自于另一名健忘癥患者。在一個健康的大腦中,他所觀察的區(qū)域是一個固態(tài)組織。病毒感染造成的裂縫破壞了這名捐獻(xiàn)者的記憶功能。第一幅圖片中,放在盒子中的完整大腦切片經(jīng)過染色處理,呈現(xiàn)出深藏藍(lán)色。
染色
這個大腦切片來自于另一名捐獻(xiàn)者,正在接受銀基染色處理以讓髓磷脂變暗,進(jìn)而揭示出連接大腦區(qū)域的纖維。在完全“顯影”情況下,切片顏色更暗,就像安內(nèi)瑟在上一幅圖片中所拿的切片一樣。
在微觀上,每一個大腦的結(jié)構(gòu)都是獨一無二的,反映出前主人的特性。安內(nèi)瑟的目標(biāo)是創(chuàng)建一個龐大的大腦切片庫,所涉及的大腦來自于擁有一系列才能的捐獻(xiàn)者?,F(xiàn)在,已經(jīng)有越來越多的捐獻(xiàn)者加入到這一計劃。安內(nèi)瑟說:“我們所做的這項工作能夠讓你獲得一種榮耀。我們就像是一個出版商,決定出版你的傳記。”
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