改进光遗传学方法来绘制大脑中的突触连接

Optogensetics是一种与遗传学和光学控制神经元活动的技术，其基于池塘藻类内的光敏膜通道的发现，其控制响应光的运动。当产生一种称为沟道流膜（Chr）的这种光敏膜通道（CHR）的基因插入神经元并随后暴露于光线，它们调节细胞膜穿过离子的流动，增加神经元的活性。这使科学家通过使用光脉冲来激活神经元的神经元活性来自行控制神经元活动。

光遗传学利用光刺激单个神经元，并用电极记录附近神经元的反应，从而绘制大脑中的连接。通过这种方式，科学家们提出了这样的问题:刺激一个假定的突触前神经元是否会导致被电极监测的假定的突触后神经元产生反应。然而，当使用遗传技术将ChRs插入神经元时，它们的表达遍及整个神经元表面，从接收信息的树突到发送信息的轴突。ChR的表达并不局限于神经元的某个特定区域，这一事实限制了研究人员收集和解释有关突触连接的信息，因为很难确定ChR刺激是否由位于该神经元细胞体的蛋白质产生，或者在轴突末端或者其他细胞的树突中这些细胞正好穿过受光刺激的区域。

在他们的8月出版物中el， MPFI研究人员，Christopher A. Baker博士和McLean Bolton博士，描述了他们如何优化光遗传学方法绘图神经回路在大脑中。它们的改进方法利用光学技术将光刺激限制在生物组织内深入的限定的盘状形状，与遗传方法结合在细胞体和神经元的近侧枝形细胞体和近端树枝状物的空间限制。空间限制的CHE表达式允许揭示突触连接神经元它们的细胞体靠近突触后细胞的树突，而树突上的ChR会被直接激活。此外，它确保了当光刺激应用到一个特定的细胞时，任何记录的反应都可以可靠地分配到该细胞的活动，而不是轴突或树突恰好在光刺激盘中的其他细胞。该方法是快速评估突触连通性的可靠方法，并且还为涉及致光学操作的其他实验提供增强的特异性。

未来的发展方向

根据博尔顿博士的说法，他们的目标是构建揭示突触功能连通性的精确图，而不会丢失限制当前光学法的信息。通过光学刺激评估神经电路的承诺，揭示了很多关于神经系统功能如何通过经验进行修改，以及如何在神经系统或精神病疾病的动物模型中受到干扰。博尔顿博士表示，“这种优化的方法简单且易于利用标准的双光子显微镜进行了许多在MPFI的研究中开放许多可能性”，而且还为整个神经科学领域的领域。

---

---