前面我们已经介绍了许多有关神经系统解剖的知识。
人体内有许多神经通路,它们是实现各种神经调节功能的物质基础。随着科学技术的不断进步,一些新的神经通路也不断被确定下来。
在错综复杂的神经系统结构中,神经通路是怎样被发现的呢?科学家们曾经应用各种方法,致力于这方面的研究。
最初的研究方法是先设法将其一个神经核团破坏掉,那么由这些神经核团发出来的神经纤维也就会发生变性。然后,观察变性的神经纤维末梢,来确定该核团的神经通路。但是,这种方法比较粗糙,不易得到准确定位。
后来,逐渐用其他实验方法来研究神经通路。目前,应用得最广泛的方法是“辣根过氧化物酶法”(简称“HRP法”)和“放射性同位素标记的氨基酸法”(即“同位素法”)。这两种方法都是利用神经细胞的轴浆具有运输物质的能力(即“轴浆运输”)来设计的。
“HRP法”是将辣根过氧化物酶(ftRP)注射到某一部位。
这种酶有一种特点,它可以被注射部位的神经末梢摄取,并逆行运输至神经细胞的胞体。然后将实验动物某一部位的组织,用特殊的切片设备,切成极薄极薄的切片,通过组织化学方法将神经细胞的胞体进行HRF染色,再放在显微镜下观察。这时,如果看到含有这种酶反应产物的胞体,就可以确定在该胞体与注射部位之间存在一条神经通路。
“同位素法”是将用氢原子的放射性同位素标记的氨基酸(如亮氨酸)注射到神经元附近,氨基酸被神经元吸收,参与蛋白质合成,合成后的蛋白质通过轴浆运输至神经末梢。然后将这些组织进行切片,在切片上涂布核子乳胶,在暗盒内显影。由于放射性同位素的β射线能使核子乳胶感光,所以在暗视野显微镜下,可以观察到发亮的、被感光的乳胶内的银粒,从而确定在注射部位与银粒区之间,存在一条神经通路。
上述方法被称为“束路追踪法”。它具有定位准确的优点,将对神经通路的研究由整体水平提高到细胞水平,为神经系统的功能研究奠定了形态学基础。
当然,确定神经通路的方法还有很多。如应用荧光素或植物凝集素进行追踪等。不同的实验方法,都各有自身的特点。例如,荧光素在被神经末梢摄取后,逆行运输至胞体,在荧光显微镜下可以观察到发出不同颜色荧光的胞体,这是一种快速而准确的方法。
神经通路追踪方法不仅可以确定单一的神经通路,而且可以证实神经纤维的侧支投射,即一个神经元投射到不同的靶区。例如,可以用不同的荧光素,注射在两个不同的部位,然后在荧光显微镜下观察。若观察到两种不同的荧光存在于同一个细胞内,就可以证明该神经细胞发出的侧支,可以投射到两个不同的注射部位。这就为研究神经元间的复杂联系,提供了强有力的实验手段。
通过上面的介绍,大家可以了解到,科学家们为了解决这些研究中的难题,如何绞尽脑汁,设计出种种可行的方法,终于达到了目的。他们的科研设计如此奇妙,正是青少年朋友应该学习之处。