科技日報記者 劉霞
從記憶儲存到視覺解析，從調(diào)節(jié)情緒到思維運轉(zhuǎn)，大腦的每項功能都需要能量供給，這些能量由名為線粒體的細胞器產(chǎn)生。美國哥倫比亞大學和法國波爾多大學科學家在26日出版的《自然》雜志發(fā)文稱，他們繪制出了首張人腦能量分布圖MitoBrainMap。這項突破性進展對探究阿爾茨海默病等神經(jīng)退行性疾病和抑郁癥等精神疾病的起源，以及開發(fā)新療法具有重要意義。
為繪制出這張圖譜，研究團隊首先將一塊冷凍人腦切片分割成703個3×3×3毫米的立方體（與一粒沙子的大小相當）。隨后，他們利用生物化學和分子技術，確定了703個樣本中每個樣本的線粒體密度，以及一些樣本內(nèi)線粒體的產(chǎn)能效率，從而得到了整塊大腦切片的線粒體圖譜。最后，他們利用計算機建模，將局部數(shù)據(jù)外推至全腦范圍，最終繪制出了這張圖譜。
研究顯示，人腦內(nèi)的線粒體不僅因細胞類型而異，還因大腦區(qū)域而異。例如，盡管白質(zhì)和灰質(zhì)都是大腦的核心組成部分，但灰質(zhì)的線粒體比白質(zhì)多50%以上，且灰質(zhì)線粒體的產(chǎn)能效率也高于白質(zhì)。此外，將人類與其他物種區(qū)分開來的較新大腦區(qū)域不僅包含更多線粒體，且這些線粒體的能量生產(chǎn)效率更高。
越來越多的研究表明，在某些精神疾病和與年齡相關腦部疾病發(fā)病初期，大腦內(nèi)的線粒體會發(fā)生變化。最新數(shù)據(jù)將使科學家能夠更詳細地研究脆弱大腦區(qū)域的線粒體變化。
研究團隊表示，要充分了解大腦內(nèi)部和大腦之間線粒體的多樣性，仍需開展更多研究。他們正在繪制500個人腦的9個區(qū)域，這將使他們能夠比較健康人群以及神經(jīng)、精神和神經(jīng)退行性疾病患者大腦的線粒體分布情況，最終改變腦部疾病的早期診斷方式。
