“注水”真会让你大脑变大100倍，原因在这里

小时候，我玩过一种种植增长胶囊，当你把它们放在水里的时候，那些塑料小药丸就会膨胀成恐龙或者乌龟。我和我的小伙伴们在一旁讨论并观察放入碗中的胶囊会变成什么样的动物，每天看着它们在我们眼前一点点长大。这些玩具虽然迷人，但并不复杂。增长胶囊是基于一个简单的概念：加水后吸收，物体将会扩大。现在科学家正在使用这个原理，使我们更容易看到微小的物体，它被称为扩大显微镜。让我们清楚：常见的显微镜是强大的，它能让我们看到组织和细胞在努力工作。

想象一下，你正在显微镜下看你前臂上的皮肤，你的皮肤将会被放大100倍。突然，你的光滑皮肤看起来更像古老的皮沙发，你的毛囊像树一样大。现在让我们进一步放大500倍，就能看到个别的细胞。如果我们达到1000倍，就可以开始制造大量的蛋白质，就像那些能给我们的细胞带来强度的结构蛋白质一样。

被称为衍射屏障的东西是大多数显微镜放大大约1000倍后所看到的。当光线通过大多数显微镜时，它会散射太多，所以我们只能区分大于200纳米的物体：足以区分细胞器，但不足以区分大多数蛋白质。科学家们想要研究的许多细胞分子被紧密地挤在一起，所以我们不能用普通的显微镜来分辨它们。

科学家有一些技巧可以通过衍射屏障，但没有一个是简单的。例如，电子显微镜将电子束在组织上而不是使用光，其散射比带负电的粒子更多。这些显微镜的问题是，我们首先需要嵌入放射性和毒性很强的化合物，使膜和蛋白质可见。其他技术通常被称为超分辨率显微镜，它们涉及复杂的计算机算法和昂贵的设备来重建蛋白质。

这就是为什么扩大显微镜如此好用的原因：物体变得更大，完全绕过了衍射屏障。你首先找到你想要放大的组织，例如一块脑组织，用一种称为丙烯酰胺的微小化合物注入脑组织。丙烯酰胺是一种足够小的分子，可以挤入细胞。当它进入细胞后，开始形成链和网，纠缠细胞的所有小分子。接下来，我们添加一种将丙烯酰胺锚定在蛋白质上的化合物，这种相对较大的分子可以完成细胞的大部分功能。

你可能会认为扩大一个细胞是复杂的，也许它会需要微波、放射性化合物等。但是并没有这么复杂，因为只需加水。这个简单的方法使许多科学家大吃一惊。有些人担心，因为细胞的某些部分比其他部分更灵活，你可能会看到这些区域的某些变形，因为它们扩张得更快。

到目前为止，情况并非如此。相反，所有的细胞和蛋白质都以相似的速度扩张，所以科学家们几乎观察不到变形。不过，这项技术还是相当新的。大部分的工作都集中在脑组织上，所以这项技术是否适用于所有类型的组织仍然是未知的。不过，这种技术有可能使该领域发生革命性的变化，使所有科学家能够以非凡的分辨率查看样品。

难想象什么是微小的结构，大多数学校都没有资源购买高级显微镜。但他们也许可以负担扩大显微镜的材料。高中生可以在标准的显微镜下看到大脑突触，医学院的学生可以从以前从未教过的放大水平上研究人体组织的样子，给全新的教室带来一个鼓舞人心的世界。基于患者活组织检查进行诊断的病理学家可能在扩张后更容易确定正常组织和患病组织之间的差异。（科技新发现 康斯坦丁/文）

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