性權運動
跨性別
同志運動與社群
歧視與仇恨犯罪
少年同志與教育
同性伴侶與親權
同志藝文
同志健康
社會事件
名人
 
解開大腦密碼 果蠅嗅覺神經地圖

中時電子報2007-04-04
解開大腦密碼 成果領先國際 果蠅嗅覺神經地圖 清大繪成

李宗祐/台北報導
人類大腦如何接受外界刺激,出現各種行為及認知,是當前生命科學研究最大挑戰。清大生物科技研究所以果蠅作實驗,利用電腦三D繪圖,建構完成果蠅腦內部分嗅覺神經地圖,解開大腦處理分析嗅覺信號、聞出各種味道的機制。這項成果領先國際,已發表在上周出版的頂尖科學期刊《細胞》(Cell)。

這項研究由清大生科所所長江安世領導的研究團隊完成,對了解大腦如何感知周遭環境及學習記憶有重大的啟發,論文發表後,引起美國哈佛大學、史丹佛大學和維也納全球前三大果蠅全腦基因圖譜研究團隊的興趣,均表示與我合作意願。江安世等人是我國第一組在《細胞》發表論文的研究團隊。

江安世指出,所有動物的行為都受大腦神經網路控制,神經科學家認為,人類許多異常行為是基因表達錯誤,但基因如何使神經細胞發展出控制各種行為的功能,是研究挑戰。他的研究團隊的終極目標,是利用果蠅建立全球第一個「全腦基因表現及神經網路資料庫」。

他表示,果蠅跟人類一樣,擁有嗅覺、味覺、聽覺、視覺、痛覺、學習和記憶等認知及行為,甚至有同性戀行為。若能完成果蠅大腦神經網路地圖,對了解人腦功能及研究腦疾病治療方法有很大幫助。其研究團隊最大的貢獻是,解開果蠅大腦嗅覺神經網路第三階層如何處理嗅覺信號,聞出各種味道的機制。

他解釋,嗅覺信號的傳遞第一階層是透過鼻子嗅覺細胞接觸到味道的分子,經神經傳送到大腦特定接受器(二○○四年諾貝爾醫學獎得主李察亞塞爾在一九九一年研究證實這個機制而獲獎),再傳送到第二階層位於鼻子後面的嗅覺小球。但嗅覺小球如何把信號傳遞到第三階層的大腦蕈狀體,過去沒人知道。

清大研究團隊經過五年的實驗觀察,利用果蠅大腦切片以高解析度生物影像科技繪製出嗅覺小球經由投射神經接收信號,傳送到蕈狀體十七個不同接收區域,再依蕈狀體樹突出生來源及出生順序分析,分辨出各種味道的網路神經地圖。但蕈狀體如何再把各種信號傳送到更高階層,由大腦整合判斷要採取何種行為反應,仍待研究。江安世預估,依現有進度,「果蠅全腦基因表現及神經網路資料庫」可望十年內建置完成。

中央社2007-04-03
清大發表腦內嗅覺神經網路地圖 國際矚目

中央社記者楊淑閔台北三日電
行政院國科會國家型奈米計畫長期支持清華大學腦科學研究中心教授江安世研究團隊所發展出的「腦內的嗅覺神經網路地圖」,對於明瞭人腦的功能及腦疾病治療方法,有極大助益,已發表於本期學重要期刊「Cell」,受國際矚目。

國科會今天召開「腦科學新發現—腦內的嗅覺神經網路地圖」記者會,由國科會副主委戴謙、清華大學校長陳文村主持,江安世提出這項受到國際矚目的重要發現報告。

江安世指出,基因解碼及腦的認知與行為是上世紀末已顯現的兩個科學領域的重大研究成果;但是明瞭基因如何在複雜的腦神經網路中表達及運作,促使神經細胞發展出控制各種行為的功能,卻仍是個困難的挑戰。

國科會指出,清華江安世團隊利用已獲數項專利的高解析生物影像技術,以及果蠅可隨意觀察及操控基因的表達優點,發現果蠅腦內嗅覺信號自第二階層傳到到第三層時,神經元與神經元間的連結也具有特定,但不同於第一階層型式的配對。

江安世表示,研究發現,嗅覺在觸角葉的編碼會更進一步轉譯在蕈狀體中再被解碼;而蕈狀體已知是嗅覺的關連性學習與記憶中不可缺少的腦內運算中心;經由蕈狀體的計算整合各種神經訊號後,再循不同路徑向腦內更高階層中心輸送。

他並說,目前清大發現的是第三層,而層數的意義在科學家的解讀是作為層層把關,因為第一層對於訊號的接收沒有選擇性,更多層的篩選可將背景雜訊清除,讓真正訊號加強,再傳入腦內運算、做出決定。他預測10年內果蠅的全腦基因表現及神經網路資料庫可能建置完成。

他進一步指出,基本上不同動物的單一神經細胞修復皆類似,這也是何以科學家選擇使用果蠅建置相關資料;「全腦基因表現及神經網路資料庫」計畫是結合「基因體計畫」及「腦神經網路研究」的歷史性大計畫,將有助於明瞭人腦的功能及腦疾病治療方法的研究,相信科學家將運用於採行最簡單、快速方式治療;目前並有研究機構透過相關研究解讀出同性戀如何產生。

這項重大發現已刊登於20073月國際科學期刊「細胞(CELL)」,江安世也於今年3月,獲培育眾多諾貝爾獎得主的Howard Hughes醫學中心成立的JaneliaFarm研究中心之邀,於其今年3月開幕的第一個果蠅腦科學會議進行大會主講(Plenary talk),並將與國際學術機構進一步合作研究。

人間福報2007-04-04
嗅覺網路圖 台灣全球第一

【本報綜合報導】當你置身花海,花香怎麼傳到大腦?清華大學腦科學研究中心歷經五年努力後,終於找到答案,並繪製全球第一張腦內嗅覺神經網路地圖,發現真正聞到味道的是大腦,而非鼻子。而該篇論文也被國際頂尖的「細胞」雜誌(CELL)接受,於今年三月發布。陽明大學腦科學研究所所長郭博昭盛讚「無與倫比的成就」。

領導該團隊的清大腦科學研究中心主任、生物科技研究所所長江安世表示,基因會影響行為,但如何影響腦神經網路仍有待解密,而嗅覺即是其一。他指出,嗅覺的分辦可分幾個層次,第一層是鼻子裡面的嗅覺感覺細胞,一旦接觸到味道的分子,就透過神經傳導到大腦的特定部位,美國哥倫比亞大學神經學教授李察亞塞爾開啟這個研究領域後,二○○四年獲得諾貝爾醫學獎肯定。

第二層是鼻子後面的嗅覺小球神經系統,至今累積十數年研究成果。但嗅覺小球如何將訊息傳到大腦蕈狀體的第三層,始終沒人研究,江安世的團隊就以此為目標,透過果蠅的動物實驗模式要找出答案。

五年來他們發展出一套具有高解析度的生物影像科技,以三度空間立體模式,繪製出其他科學家想知道的神經連結影像,並發現嗅覺小球是由投射神經的樹突去接收味道訊息,再經軸突投射到大腦中樞神經的蕈狀體。蕈狀體接受訊息後再做整合處理,因此真正聞到味道的是大腦,而非鼻子,鼻子頂多只是接受味道分子、傳送味道的感官器官而已。

江安世認為,這項研究的重要性,在於繪製出全球第一個腦內神經網路地圖,可清楚看出單一神經與單一神經之間的連結。他希望今後能從嗅覺擴大到味覺、聽覺、視覺、痛覺、學習、記憶、求偶、攻擊行為、同性戀、睡眠及運動行為的調控機制,架構全球第一個「全腦基因表現及神經網路資料庫」,做為今後臨床治療基礎。雖距臨床運用仍遠,但卻是相當重要的一步。