“Voltron”成像工具捕捉活体动物的脑细胞活动

卢克拉维斯在彩虹的每种颜色中都花了多年的荧光染料。超亮的持久染料已经在世界各地的实验室中使用，并有助于使诺贝尔获奖的显微镜可以预付。

并非所有团队的染料都是绝对的赢家。Lavis是霍华德休斯医学院的Janelia Research Countuitute的Janelia Research Couplus的高级团队领导者说，有些是为了展示新的方法或测试特定的假设，有时它们不会为BioMimaging的最佳选择而发光。但对于集团领导者Eric Sc​​hreiter，其中一个“奖金”染料 - 一个Lavis的团队只是为了围绕光谱 - 完全正确。Misfit Dye现在是施莱特实验室开发的强大新型脑成像工具的基石。

Janelia的科学家们在8月1日的在线期刊上报告说，这种名为Voltron的工具可以让研究人员更精确地追踪活体动物的神经元活动，追踪的时间也比以前更长科学。施莱特的团队与特殊工程蛋白质配对拉瓦斯的染料，使得特定时的强度变化神经元开启，允许研究人员检测神经信号在整个大脑。

施莱特说，这种数据更容易研究神经元坐标行为的复杂方式。

在使用Voltron进行的实验室测试中，HHMI的研究员亚当·科恩能够观察发育中的斑马鱼脊髓中的神经元发光。“这很令人兴奋神经活动实时！“科恩说，哈佛大学并没有参与该研究。

在预印本在bioRxiv上发表后，Janelia团队已经将Voltron的组件发送给了100多家要求使用该工具的实验室。Schreiter说:“我们的理念是让我们开发的工具尽可能广泛，越快越好。”

可视化电压

科学家窃听神经谈话有各种不完美的方式来获得他们所需要的英特尔。每个神经信息都具有快速的电压变化：电池内部和外部之间的电荷平衡在返回正常之前短暂移位。

将电极(电线或玻璃片)插入神经元是测量电压变化的一种经典方法。但是连接电极可能很麻烦，Schreiter说，而且很难同时监测许多单个神经元。

其他技术使用荧光分子来观察神经元的离子水平，或者依赖荧光蛋白质，这些蛋白质很快就会失去它们的光芒。Voltron使用了一种超亮合成染料，这种染料发出的光是荧光蛋白的十倍。对于该领域的科学家来说，这项进展让一个长期以来一直吸引人的想法——直接观察活体动物神经元的电压变化——终于变得可行和触手可及。

例如，Janelia Group Leader Glenn Turner多年来将粗心插入单个果蝇脑细胞中。他说，他一直是这项技术的奉献者，但沃尔特尔让他一次监测多个电池10至15分钟，没有笨重的电极 - 甚至区分来自邻近神经元的信号。

“有了Voltron，我离抛弃电极又近了一步，”Turner说。

贸易工具

施瑞特和拉维斯将Voltron命名为向80年代卡通超级机器人致敬的产品，它是一个由染料分子和特殊设计的多部分蛋白质组成的模块化系统。

电压敏感染料已被使用了几十年，但在大脑中，这些分子遍布各处，产生了令人困惑的荧光杂音。Schreiter说，你无法区分一个神经元和另一个神经元。

相反，voltron依赖于多件电压敏感蛋白质，使科学家们仅针对特定神经元的光发射。施莱特开始于坐在神经元膜中的电压敏感的蛋白质，然后加入粘性标签，该标签与染料分子形成紧密联系。

拉维斯说，就像同名漫画中的巨型机器人一样，Voltron是由5只机器狮子一起工作组成的，它的各个部分结合在一起就会获得能量，形成更大的物体。科学家们可以把这种特殊的染料应用到动物身上，使其在特定的感兴趣的神经元中具有吸附染料的蛋白质，从而“形成Voltron”。

该团队通过改造老鼠、苍蝇和斑马鱼的大脑来含有这种特殊的蛋白质。来自信号神经元的电压变化改变了蛋白质的行为，使染料分子以毫秒的精度增减。当科学家们把这些动物放在显微镜下并照射它们时，染料会发出五颜六色的光，这些光可以被拍摄下来。

施莱特说，弄清楚如何获得沃尔康朗的不同部门，共同努力，采取了一些微笑。Janelia的神经科学家Ahmed Abdelfattah测试了众多改进的蛋白质/染料组合的变化。他说，大多数人在培养皿中生长的细胞，但一个尤其是活血管。这是该团队进一步进行微调和测试的版本。

科学家目前可以将Voltron与光板显微镜和其他类型的光镜一起使用。Schreiter和Abdelfattah希望开发一种Voltron变体，它也可以用于双光子成像，一种更高分辨率的显微镜技术。

Janelia的合作研究文化使得开发Voltron这样的工具比在传统大学更容易，Abdelfattah说。“你有化学家，他们提供Voltron工作所必需的染料。生物学家们渴望在同一栋楼里测试你的作品。反馈循环要快得多。”

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