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描繪出腦部嗅覺神經地圖 清華生技所師生名揚海外【2007.05.09秘書處】

在現今人們所知的智識範圍內,人類目前被認為是腦部結構最完整、也最複雜的生物。這樣擁有多重腦部運動範圍的生物,其腦部運作過程之奧妙,一直以來都是知識追求者與科學家們不斷欲突破的主題。大腦如何感知周遭的環境、如何學習、如何運用已有的資料思考、如何去記憶等等,不只是做為生物學上關於瞭解高等生物認知與行為的知識基礎,在醫療方面,更是推動研究腦部疾病治療方法的重要關鍵。

而在當今學界,相關領域皆致力鑽研其中但卻尚未完全豁然開朗的,就是當外在感官接受到刺激,將如何經由層層精密繁複的神經網路逐步分析解讀,並進而發出應有指令的這一套轉化過程。關於自身切身相關的、無時無刻都在使用的腦部神經系統,我們只能有個概略的形貌輪廓,至於詳細的精密地圖,那些幽門小徑的通關密語,仍然有大半部分是個謎,等待一群解開古老純民語言的熱情探索者去逐步解密。

這群熱切發掘生命的志士們長年的努力並沒有白費。如今,這一幅地圖,距離完成的那一刻又更逼近了好大一步,而且是在清華生技所師生的手中,化解了目前舉世科學家皆絞盡腦汁的一個關鍵。一篇名為「A map of olfactory representation in the Drosophila mushroom body.」的論文,將人們對於己身的瞭解帶入了另一個境界。

由清華生物科技研究所所長江安世教授所領導的研究團隊,包括經由「台灣聯合大學系統清華腦科學研究中心」為平台所整合出的生物、工程、資訊等跨領域聯合團隊,以及此篇論文主要作者中的博士班學生林暉皓、黎思宇、秦安侖同學等人,共同以果蠅實驗為基礎,利用電腦3D繪圖程式,成功地建構出腦內神經地圖在過去並不為人所知的部分。江安世所長表示,果蠅和人類一樣,擁有嗅覺、味覺、學習等感知行為,而嗅覺訊號的第一階層傳遞是透過鼻子嗅覺細胞接觸氣味分子,由神經傳送到大腦特定接受器;皆下來再傳遞到第二階層位於鼻子後方的嗅覺小球;最後嗅覺小球如何把信號傳送到第三階層的大腦蕈狀體,過去則沒有人知道。由江教授所帶領的研究團隊在歷經五年的實驗觀察間,利用果蠅大腦切片以高解析度生物影像科技繪製出「由嗅覺小球經由投射神經接收信號,傳送到蕈狀體十七個不同的接收區域,再依蕈狀體的樹突出生來源及出生順序分析,進而分辨出各種氣味」的整個神經傳遞路線。

清華生技所師生帶來的這項領先國際的成果,已發表於2007年3月所出版的國際頂尖科學期刊:《細胞》(《Cell》),該期刊之編輯群素來以審查謹慎著名。然而依其過往慣例需耗時三、四個月始可完成的投稿論文審查動作,這次卻歷經了八個月、且前後共審查了三次才通過並予以發表,足見此項成果對於整體人類意義與影響之重大。這也是國內研究團隊首次在《細胞》期刊成功發表研究成果,此舉也促成了國際間三本最重要科學期刊《科學》、《自然》、《細胞》等皆曾經刊登我國學者論文的目標。

這樣堪稱殊榮的研究成果與肯定,不僅在激烈的國際學術競爭中展現出台灣的學術潛能以及優越的可塑性,更是為人類的許多現有價值與認知帶來改變。清華腦科學中心團隊表示,他們的長期目標是完成全球第一個「全腦基因表現及神經網路資料庫」,這個結合「基因體計畫」與「腦神經網路研究」的歷史性計畫,無論在科學、醫學病理方面,甚至是攸關人類生存價值與個人定義的哲學,都將帶來巨大衝擊和變動。

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