(BBSRC NWD) 开发用于果蝇大脑神经元高分辨率分析的 vCLEM 管道
(BBSRC NWD) Developing a vCLEM pipeline for high-resolution analysis of neurons of the Drosophila brain
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(BBSRC NWD) 开发用于果蝇大脑神经元高分辨率分析的 vCLEM 管道项目简介
随着年龄的增长，我们的神经元在传递信息方面的效率会降低。这种下降会导致生活质量下降，并增加患神经退行性疾病的风险。为了理解这些变化，令人兴奋的新成像技术正在出现，使我们能够以令人难以置信的细节可视化大脑中的神经元。 体积电子显微镜 (vEM) 提供纳米级三维大脑可视化 (1)。然而，使用这种技术研究像大脑这样的复杂组织体积可能会带来挑战。一种克服这些障碍的前沿 vEM 技术是阵列断层扫描扫描电子显微镜 (AT-SEM)。该方法能够以不同的分辨率在不同的显微镜上捕获大脑组织超薄切片的非破坏性图像。这种分层成像非常适合捕捉复杂组织（如大脑）中的罕见事件 (2)。 该研究项目将侧重于使用果蝇果蝇视觉皮层的大脑衰老模型，该模型与衰老的人类大脑有许多相似之处 (3)。该项目将调查发生在老化轴突上的称为轴突静脉曲张或肿胀的特定结构。这些肿胀可能预示着神经元衰退的早期阶段，并在各种神经退行性疾病中可见。不幸的是，我们目前对其作用和意义知之甚少。 该项目的目的是在已经建立的 vEM 技术的基础上，开发免疫荧光 AT (IF-AT) (4) 和 AT-SEM，用于对果蝇衰老大脑中的轴突肿胀进行高分辨率分析。目标、方法和工作计划如下所示： * 专门为复杂脑组织优化的可重复 AT-IF 样品制备方案的开发。, * 建立强大的 vCLEM 管道，以连接通过光和电子显微镜观察到的轴突结构（形态）和轴突健康的生物标志物（针对线粒体健康和活性氧）。学生将使用表达荧光蛋白/探针的转基因果蝇来标记已识别神经元群体中的膜、特定细胞器或分子。学生将探索使用基准标记来促进光镜和电镜之间的关联。, * 使用连续切片面扫描电子显微镜 (SBF-SEM) 和阵列断层扫描-扫描电子显微镜 (AT-SEM) 实施和优化 vEM 技术，用于对果蝇衰老轴突进行高分辨率成像和 3D 重建。, * 为了验证和标准化轴突健康关键超微结构特征的定量分析方法，使用计算工具从 LM 和 EM 数据中获得。目标是探索在手动分割的轴突上训练的开源软件和机器学习算法。感兴趣的关键参数包括线粒体形态、微管密度和组织、溶酶体和蛋白质聚集物的积累。
项目学术背景与核心优势
利物浦大学在神经科学领域拥有深厚的学术积淀，特别是在果蝇大脑神经元研究方面。该项目通过跨学科的研究方法和前沿理论，帮助学生构建核心分析能力。学生将学习如何利用高分辨率分析技术，深入理解神经元的结构和功能，从而为未来的科研工作打下坚实的基础。
核心知识模块与培养方向
该项目的培养重心在于提升学生的专业素养与实操能力。课程体系通常围绕以下核心方向构建：
- 神经元形态学分析：该模块帮助学生掌握神经元形态学的基本原理和分析方法，在真实科研中应用于理解神经元的结构和功能。
- 高分辨率显微技术：该模块介绍高分辨率显微技术的原理和应用，适用于各种生物样本的精细观察和分析。
- 数据处理与分析：该模块涵盖数据处理和分析的基本方法，帮助学生在科研中高效处理和解释实验数据。
毕业生职业发展路径
结合神经科学的行业态势，该专业的毕业生具备较强的专业壁垒，适合在以下领域发展：
- 神经科学研究员：负责设计和执行神经科学实验，分析数据并撰写研究报告。
- 生物医学工程师：应用生物医学工程技术，开发和改进医疗设备和技术。
- 科研项目经理：负责科研项目的规划、执行和管理，确保项目按时完成并达到预期目标。
常见申请疑问解答
针对跨专业申请者，该方向通常要求申请人具备扎实的底层逻辑。如果能在先修课程或实践经历中展现出对神经科学的基础认知与分析能力，将有效弥补专业背景的不足。
在语言与学术准备方面，由于该项目涉及大量的专业文献阅读与学术对话，申请人需具备较强的学术英语理解能力。提前熟悉相关的研究方法或底层分析工具，将为后续高强度的专业学习打下坚实基础。