华人学者Science发表神经学技术突破

　　

生物通报道：斯坦福大学的研究团队日前在Science杂志上发表了一项技术突破。他们开发的工具能在清醒的活体动物中成像单个神经元的电活性，使人们对神经元活动的理解达到前所未有的深度，对大脑研究有重要的意义。

神经元之间的电信号对于细胞通讯非常关键。这种电活性是所有大脑活动的核心，包括思考、感知、情绪和记忆。捕捉神经元电活性是了解大脑认知的基础，但现有的神经元监控技术还存在一定的缺陷。神经学家们一直在探索新方法，希望在清醒动物中对神经元的膜电压动态进行成像。

基因编码的电压指示器（GEVI）是一个很有前景的新兴技术。GEVI指示器可以读取毫秒级别的神经元动态，被Nature Methods评为2015最值得期待的技术之一。与钙指示器相比，GEVI指示器更能直接反映神经元活动。近年来GEVI指示器已经取得了一些进展，但迄今为止人们还没能将其用于活体哺乳动物研究。（延伸阅读：华人学者Cell发表光遗传学重要成果）

Mark J. Schnitzer和Yiyang Gong领导的研究团队经过深入研究，对GEVI指示器进行了很大的改良。（Yiyang Gong于2011年取得了斯坦福大学的博士学位，现在是杜克大学的助理教授。）过去，GEVI指示器的信号速度和动态范围不足以在活体动物中解析动作电位。改良后的GEVI指示器速度很快也足够明亮，能够精确测定一毫秒以内的神经元动作电位，几乎没有产生错误读取的可能。

研究人员通过共振能量转移，将rhodopsin的快速电压感知结构域与明亮的荧光团结合起来。随后他们用病毒将这种新电压指示器送入神经元。研究显示，这种电压指示器能够在意识清楚的小鼠和果蝇大脑中，很好地记录神经元的动作电位和膜电压动态。

在活体动物的大脑中观察神经元活性，是科学家们梦寐以求的能力。 这项研究提供了能在活体内分析神经电生理和神经编码的光学工具，有望推动高速显微成像的进一步发展。

 

生物通编辑：叶予

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