神经学牛人发布进阶版光遗传学技术

　　

生物通报道：光遗传学是神经学领域的革命性技术，诞生至今已经有十年了。该技术是将光敏通道蛋白添加到想要研究的神经元中，通过光照选择性开启这些通道，激活或者沉默目标神经元。

最初光遗传学只是一种不依赖电极的神经元激活途径，现在这一技术迎来了一次飞跃。科学家们在光遗传学的基础上开发了同时操纵和记录神经元活性的全光学（All-Optical）技术，并在上周的神经学协会（SfN）年会上进行了介绍。

全光学技术主要是指在同一个细胞中表达光敏通道和光学报告基因。研究人员已经成功将光敏通道与钙离子指示剂结合起来，检测光遗传学刺激下的神经元活性（动作电位）。

为了获得更精确的信息（尤其是在亚动作电位水平上），哈佛大学的Adam Cohen开发了一种被称为QuasAr的光学指示剂。QuasAr可以根据细胞的电压变化在近红外区发光，这种电压指示剂比钙离子指示剂要快得多。Cohen因为在神经学方面的贡献获得了去年的布拉瓦尼克青年科学家奖（Blavatnik Award）。该奖项被认为是美国43岁以下“最具创新性年轻科学家和工程师”奖。

Cohen还和MIT的Ed Boyden共同开发了对蓝光极为敏感的新型光敏通道蛋白（channelrhodopsin）。他们将这种通道蛋白与QuasAr一同引入细胞，然后用蓝光刺激细胞，记录细胞做出的应答。（延伸阅读：Nature：光遗传学重大突破，操纵记忆不再是幻想）

Cohen正在用这种技术研究源自ALS患者的诱导多能干细胞，并想办法将该技术用于活体。他的研究团队这个月刚刚用改良版QuasAr检测了小鼠嗅球的神经元。“我们希望在完整的神经回路中进行研究，观察单个神经元如何处理输入信息并由此决定是否激发，”Cohen介绍道。

电压指示剂面临的挑战在于，它发出的光比较暗淡，亮度比绿色荧光蛋白低五十倍，而且需要在很短的曝光时间内成像。此外，这一技术穿透能力也是一大挑战，目前还难以触及大脑深处。

Cohen和其他一些追求全光学检测的研究者们在上周的Journal of Neuroscience杂志上发表了一篇综述文章，全面阐述了这一领域近年来获得的进展。文章指出，同时操纵和检测神经活性的能力，将帮助人们进一步理解大脑的神经编码机制。

 

生物通编辑：叶予

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