“注水”真會讓你大腦變大100倍，原因在這里

小時候，我玩過一種種植增長膠囊，當(dāng)你把它們放在水里的時候，那些塑料小藥丸就會膨脹成恐龍或者烏龜。我和我的小伙伴們在一旁討論并觀察放入碗中的膠囊會變成什么樣的動物，每天看著它們在我們眼前一點點長大。這些玩具雖然迷人，但并不復(fù)雜。增長膠囊是基于一個簡單的概念：加水后吸收，物體將會擴(kuò)大?，F(xiàn)在科學(xué)家正在使用這個原理，使我們更容易看到微小的物體，它被稱為擴(kuò)大顯微鏡。讓我們清楚：常見的顯微鏡是強(qiáng)大的，它能讓我們看到組織和細(xì)胞在努力工作。

想象一下，你正在顯微鏡下看你前臂上的皮膚，你的皮膚將會被放大100倍。突然，你的光滑皮膚看起來更像古老的皮沙發(fā)，你的毛囊像樹一樣大?，F(xiàn)在讓我們進(jìn)一步放大500倍，就能看到個別的細(xì)胞。如果我們達(dá)到1000倍，就可以開始制造大量的蛋白質(zhì)，就像那些能給我們的細(xì)胞帶來強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)一樣。

被稱為衍射屏障的東西是大多數(shù)顯微鏡放大大約1000倍后所看到的。當(dāng)光線通過大多數(shù)顯微鏡時，它會散射太多，所以我們只能區(qū)分大于200納米的物體：足以區(qū)分細(xì)胞器，但不足以區(qū)分大多數(shù)蛋白質(zhì)。科學(xué)家們想要研究的許多細(xì)胞分子被緊密地擠在一起，所以我們不能用普通的顯微鏡來分辨它們。

科學(xué)家有一些技巧可以通過衍射屏障，但沒有一個是簡單的。例如，電子顯微鏡將電子束在組織上而不是使用光，其散射比帶負(fù)電的粒子更多。這些顯微鏡的問題是，我們首先需要嵌入放射性和毒性很強(qiáng)的化合物，使膜和蛋白質(zhì)可見。其他技術(shù)通常被稱為超分辨率顯微鏡，它們涉及復(fù)雜的計算機(jī)算法和昂貴的設(shè)備來重建蛋白質(zhì)。

這就是為什么擴(kuò)大顯微鏡如此好用的原因：物體變得更大，完全繞過了衍射屏障。你首先找到你想要放大的組織，例如一塊腦組織，用一種稱為丙烯酰胺的微小化合物注入腦組織。丙烯酰胺是一種足夠小的分子，可以擠入細(xì)胞。當(dāng)它進(jìn)入細(xì)胞后，開始形成鏈和網(wǎng)，糾纏細(xì)胞的所有小分子。接下來，我們添加一種將丙烯酰胺錨定在蛋白質(zhì)上的化合物，這種相對較大的分子可以完成細(xì)胞的大部分功能。

你可能會認(rèn)為擴(kuò)大一個細(xì)胞是復(fù)雜的，也許它會需要微波、放射性化合物等。但是并沒有這么復(fù)雜，因為只需加水。這個簡單的方法使許多科學(xué)家大吃一驚。有些人擔(dān)心，因為細(xì)胞的某些部分比其他部分更靈活，你可能會看到這些區(qū)域的某些變形，因為它們擴(kuò)張得更快。

到目前為止，情況并非如此。相反，所有的細(xì)胞和蛋白質(zhì)都以相似的速度擴(kuò)張，所以科學(xué)家們幾乎觀察不到變形。不過，這項技術(shù)還是相當(dāng)新的。大部分的工作都集中在腦組織上，所以這項技術(shù)是否適用于所有類型的組織仍然是未知的。不過，這種技術(shù)有可能使該領(lǐng)域發(fā)生革命性的變化，使所有科學(xué)家能夠以非凡的分辨率查看樣品。

難想象什么是微小的結(jié)構(gòu)，大多數(shù)學(xué)校都沒有資源購買高級顯微鏡。但他們也許可以負(fù)擔(dān)擴(kuò)大顯微鏡的材料。高中生可以在標(biāo)準(zhǔn)的顯微鏡下看到大腦突觸，醫(yī)學(xué)院的學(xué)生可以從以前從未教過的放大水平上研究人體組織的樣子，給全新的教室?guī)硪粋€鼓舞人心的世界?；诨颊呋罱M織檢查進(jìn)行診斷的病理學(xué)家可能在擴(kuò)張后更容易確定正常組織和患病組織之間的差異。（科技新發(fā)現(xiàn) 康斯坦丁/文）

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