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eLIFE:"升级版”光遗传学技术照亮神经网络的研究道路

2016/08/23 来源:生物探索
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导读
近日,来自马克斯•普朗克佛罗里达神经科学研究所的研究团队在eLIFE杂志上发表了他们优化光遗传学技术的方法,这为科学家们绘制大脑突触连接、构建神经网络提供了的新方法。


光遗传学(optogenetics)是一项结合遗传学与光学来操作个别神经细胞活性的技术,该技术基于一种藻类(algae)的光敏膜通道(ChR),它可以控制光反应的运动。将ChR插入神经元,就相当于在神经细胞当中安装了一个开关,科研人员可以通过是否给予光照刺激的方法打开或者关上这个开关,通过这种方式对细胞进行调控。

科学家利用光刺激某个神经元,然后用电极记录附近神经元的反应,以绘制大脑连接。他们检测刺激某个假定的突触前神经元是否会引起突触后神经元的反应。从树突到轴突,被插入的ChR可以在神经元的全部表面表达。由于ChR的表达不受神经元特定区域的限制,因此科学家很难采集并解读突触连接,因为很难确定ChR刺激具体来自神经元的哪个部位。

来自马克斯•普朗克佛罗里达神经科学研究所的研究团队在近日的eLIFE杂志上发表了他们优化光遗传学技术,绘制大脑神经环路的新方法。改进的方法用基因技术限制ChR在细胞内的空间位置,使其表达于胞体和附近的神经元树突上。空间限制ChR表达可以揭示那些胞体位于突触后细胞的树突附近的神经元的突触连接。此外,这项技术还可以保证光刺激被应用到某个特定的细胞,任何被记录到的反应都能够可信地归结于那个细胞的活动,而并不是轴突,或者其他细胞树突恰巧在光刺激时传来的兴奋。这个方法快速可靠地评估单个神经元水平上的突触连接情况并为其他涉及光遗传学操作的实验增强了特异性。

研究人员说,他们的目标是构建一个精确的图谱揭示有功能的突触连接,利用光刺激评估神经环路可以在神经病学或精神病学动物模型上揭示神经系统如何运作、如何调整、如何被干扰。优化后的方法非常简单,很容易用标准双光子显微镜操作,这项技术对神经科学领域的相关研究提供了许多新的可能性。

备注:本文编译自Max Planck Florida Institute for Neuroscience网站,原标题:“Refining optogenetic methods to map synaptic connections in the brain

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