显微镜技术对细胞的贡献

细胞很小，却非常重要，因为细胞是生命活动的基本单元。除了少数的受精卵、卵子等，绝大多数的细胞不能通过肉眼观察到。因此，要研究细胞，显微镜是必须的。有意思的是，在整个生命科学史中，显微镜几乎是最有争议的实验技术，从17世纪发明，经历了一百多年，直到19世纪才逐渐被主流学者接受。为什么当时的主流学者不认可显微镜？因为那时还没有理论可以解释显微镜的观察结果，直到“细胞学说”提出之后。所以当时的学者普遍不相信显微镜的观测结果，并直斥其为异端。因此生命科学史一个有意思的事情是，19世纪初的显微技术，还不如17世纪做的好。

德国著名物理学家和其领导的研究团队最近发明了一种超高分辨率的显微镜，这种神奇的显微镜可窥探活脑细胞的活动，这一科研成果为成功研制新一代精神治疗药物铺平了道路。

自从科学家开始研究大脑，他们希望能够更好地观察脑内活动。研究人员之前只能在电子显微镜下观察死亡的细胞，但他们从来没有能够在高分辨率的设备下微观地观察一个活的动物的脑细胞在内部运作的状态。现在，由于著名物理学家斯特凡？赫尔（Stefan Hell ）和他在德国马克斯？普朗克研究所的同事们的研究成果，这个梦想得以实现。赫尔和他的团队近日在《科学》杂志上发表了一篇论文，描述他们的这一奇妙发现。

赫尔和同事已花费多年时间研究超高分辨率显微镜，名称为“受激发射损耗(STED)” 显微镜。在近日的一项实验中，他们切掉了一只老鼠的头骨的一小部分，然后用一个玻璃窗取代，然后利用STED显微镜对玻璃窗内的情况进行观察，使这一研究发展到一个全新的水平，使科学家更容易地看到大脑内的微观环境。该研究团队首次从基因方面改造小鼠，使某些脑细胞发荧光。然后重点研究发荧光的细胞，他们在STED显微镜上增加了软件，完全清除不亮的部分。结果显示，存在于一个活生生的老鼠大脑外部部分的神经元的超高分辨率实时图像。

新的显微镜提供清晰的图像，分辨率下降到70纳米，清晰度是普通显微镜的四倍，足以让科学家看到树突棘（dendritic spines）的实际运动，这可能有助于研究人员理解它们的运动机制。研究人员很可能将发现新型显微镜许多不同的用途。其中一个突出的领域，几乎肯定会涉及到作用于突触内的精神治疗药物，可能将能够使更好地针对特定疾病的药品的研究获得突破。然而，任何新的科学突破的一个缺点是，许多自然趋势都受激励的推动，不知道接下来会发生什么。在这种情况下，赫尔和他的团队已经开始考虑进一步的研究方法，使研究人员能够在这种高分辨率的图像中研究任何活脑细胞，而不只是表面上的脑细胞。