一个明亮的想法：基因工程蛋白质使用光学研究神经元

在人类的许多努力中，为特定的任务提供良好的工具是获得最佳结果的必要条件，而在这方面，神经科学与其他科学领域并无不同。然而，神经科学家致力于揭示神经元和神经元回路的内部工作原理这一巨大的目标，他们依靠各种方法来观察和控制神经元的放电以更好地理解它们的功能。

光遗传学被认为是神经科学在过去几十年最具影响力的突破之一。它使用特定频率的光来控制转基因生物的神经元。神经元，像所有的细胞一样，有“离子渠道'：膜蛋白可以打开或关闭并调节电池中的带电粒子的流动，从而调节神经元的电动行为。现在，由于光源，它们可以被改变为光敏光，基本上可用于在转基因生物体中打开或关闭这些通道，使研究人员控制着哪个和神经元火灾时。现在，日本冈山的科学家的新研究提出了一种基于研究神经元的光学学的新工具。但为什么这个工具对神经科学家如此有吸引力？

虽然Optimetics肯定有助于我们对神经元的理解，但该技术具有一些局限性。特别地，具有负电荷的离子或“阴离子”的可用光敏变体，其调节带负电离子的流量的通道蛋白质比其带正电荷的离子或“阳离子”通道对应物更少多样化，或者是积极的带电的离子）。尽管光敏阳离子通道可用于使用光“激活”神经元，光敏阴离子通道充当神经元“消音器”，但在右频率照射时防止神经元射击。

日本科学家的这项新的研究，发表在物理化学通讯杂志，扩展光学神经元沉默的可用选项，并探讨GTACR2的电位，来自藻类的自然光调节阴离子通道。

科学家首先在GTACR2氨基酸中引入了战略突变，以产生更多的光响应性阴离子通道，并使用大肠杆菌细菌测试结果。他们发现了打开通道所需的频率的偏移。突变体GTACR2通道也持续多于正常对应物。Yuki Sudo博士，Keiichi Kojima博士和冈山大学的Natsuki Miyoshi女士领导了这项研究，备注：“长期神经抑制一般需要重复的持久照明;然而，这总是加热组织，导致生理和行为变化和组织损伤。使用观察到的延长通道开口，GTACR2突变体将是一个有效的神经消声器，在长期鳞片上具有较低的照明时间和更少的热依赖效果。“

通过用不同的光频率照射它们，也可以激活GTACR2突变体并灭活。用绿灯照射频道打开它们，沉默神经元，但用红灯照射导致它们快速关闭。这种“阶段功能”的财产可以给未来的科学家更精细地控制通道和相关神经元的状态，为神经学实验提供更复杂的工具。

具有高度可控的，持久的神经沉默技术在神经科学的所有领域都是非常宝贵的，无论是基础研究和应用科学观点。在这方面，Kojima博士补充说：“在人类中，神经抑制在许多生理现象中起重要作用，例如睡眠，醒来，昼夜节律和激素分泌。我们预计我们对分子水平的上述现象的理解将是使用我们的工程化蛋白质的致素神经沉默加速，这将导致睡眠障碍，喷气滞后和生活方式相关疾病的新治疗。“在本研究中推出的工具有望导致医学和神经科学的许多进步，因为科学家继续寻求回答最难以知的问题之一：究竟是如何做到的神经元和大脑工作？

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