“全国范围内能开展此类实验的研究机构屈指可数。”在山东中医药大学实验中心,机能学实验室主任庞小刚这样介绍道。
他所说的这种灵长类动物,学名为狨猴,原产于南美洲的热带雨林。它们体型小巧、尾巴细长且生性机警。正是这些小型灵长类动物,最近与山东中医药大学和南开大学的研究团队共同登上国际脑科学研究领域的重要舞台。
在最新研究中,南开大学人工智能学院赵新教授团队利用其自主研发的机器人化主动膜片钳系统,与山东中医药大学实验中心团队展开合作。他们成功记录了清醒状态下狨猴的神经元电生理信号,这在国际上尚属首次将该技术应用于清醒非人灵长类动物脑部研究,为前沿脑科学研究提供了重要的技术支持。
人类大脑中的神经元通过轴突传递电脉冲进行“交流”,构成了行为和认知的基础。膜片钳技术能够精确检测神经元之间微弱的电生理信号,是目前公认的脑科学研究的关键方法之一。
然而,在活体状态下,细胞会受到呼吸、心跳等多种因素的影响而产生波动。这使得人工操作的难度极大。解决这一难题需要先进的算法和设备来实时追踪这些动态变化,并适用于较大规模动物实验。
山东中医药大学实验中心搭建了一套双光子显微镜与膜片钳技术联用系统,为处于麻醉状态和清醒状态下的实验动物提供了稳定的神经元电位及离子电流记录平台。据庞小刚介绍,相较于传统膜片钳系统只能进行离体脑片实验的局限性,这套联用系统显著提升了操作空间,能够支持更多种类的实验动物研究。
为了确保这项技术的成功应用,山东中医药大学实验动物中心还承担了狨猴的饲养环境维护和全程兽医监护工作。由于狨猴原产于热带地区,对温度变化特别敏感,其饲养环境需要严格控制在26℃至30℃之间,并提供12小时的昼夜交替光照,同时每周进行两次紫外光照射以促进钙质吸收。
“从脑切片研究,到活体小鼠、大鼠实验,再到麻醉及清醒状态下的狨猴实验,每一步都面临更高的技术挑战。”庞小刚表示,团队不仅建立了标准化的狨猴饲养体系,还攻克了清醒非人灵长类动物开颅手术与术后恢复等关键技术。这些努力为研究提供了可靠的技术保障。
基于前期研究成果,南开大学与山东中医药大学已联合申请国家自然科学基金项目。目前,上海交通大学、北京脑科学与类脑研究所等机构的研究团队也正在积极对接,探讨技术平台共享和联合课题攻关的可能性。这标志着山东中医药大学实验中心科研公共平台已成为全国脑科学研究领域的重要技术支持机构。
