2021年5月12日

大脑研究从蚊子上获得了升级

在蚊子中发现的蛋白质可以更好地了解自己大脑的工作？伊泽尔教授和他的威士曼科学学院的团队进行了源自蚊子的光敏蛋白质，并使用它来设计一种改进的方法，用于研究从神经元到小鼠大脑中从神经元传递到神经元的消息。这个方法今天报道神经元，可能有助于科学家解决可能为新的和改善治疗神经和精神病条件铺平道路的年龄古老的脑炎。

Yizhar和他的实验室团队发展所谓的视体方法 - 研究技巧，使他们能够“逆向工程师”特定的活动脑电路以更好地了解其功能。Optogenetics使用称为罗霉蛋白酶的蛋白质来控制活动神经元在老鼠的大脑里。视紫红蛋白是一种感光蛋白，它们以在视网膜等器官中的作用而闻名，而不是在身体黑暗的内部区域。但是当Yizhar和他的团队将一束微小的光线射入老鼠的大脑时，他的小鼠大脑中的视紫红质使他能够控制特定神经元的活动。他对神经元之间的交流尤其感兴趣:什么信号通过突触(大脑信号在这些间隙上移动)传递?“我们可以检测到各种神经递质的存在，但不同的神经元对这些神经递质的‘解读’不同，”他说。“光遗传学让我们不仅能看到‘墨水’，还能真正解读‘信息’。”

近年来，近年来，近年来，致光学方法产生了许多突破的结果，而且它们可能有点挑战。特别是，用于致敏研究的罗摩辛在控制突触的活性方面时往往是不完美的，神经元之间的微小连接。

Yizhar和他的学员团队，包括Mathias Mahn博士，Inbar Saraf Sinik和Pritish Patil博士认为，他们可以创造更好的罗地甘酒版本的roodopsin。“我们决定环顾四周，看看那里的自然解决方案是什么，”Yizhar说。事实证明，大自然，含有罗地蛋白分子的多种变化 - 不仅在动物眼中，还含有鱼，昆虫，甚至哺乳动物在各种身体部位中携带它们;有些可能用于规范他们的昼夜昼夜周期，其他人则以目的而言。因此，该团队始于一长串潜在的洛枯蛋白列表，他们的第一份工作涉及评估哪些工作最有可能填充其实验要求，这主要包括能够调节突触活动的光门控蛋白。最终，研究人员将他们的名单下载到从河豚和蚊子中取出的两人。

结果表明，蚊视紫质是最合适的。为了评估这种来自蚊子的新工具的功效，研究人员将他们的方法与一种已知可以降低大脑神经元之间通信强度的药物进行了测试。他们发现这种干扰同样有效，而且对蚊子的视紫质更稳定。

更重要的是:与传统药物不同的是，传统药物会影响大脑的多个部分，而且很难控制，研究人员发现，因为只有产生蚊子传感器的神经元会受到光的影响，对大脑突触的调节作用可以在空间和时间上得到精确的控制——只要在大脑的特定区域打开或关闭灯就可以了。然后，他们验证了新工具的实用性，只用它来阻断大脑一侧神经递质多巴胺的释放:用绿光照亮表达蚊子视紫质的半球，导致这些老鼠的行为出现单方面的偏差。换句话说，他们创造了一种精确、有选择性和可控的工具。

“蚊子的主要优势之一洛多它是双稳态的——也就是说，它不需要刷新——而且它可能非常具体，所以我们可以只控制我们感兴趣的精确突触，”Yizhar说。“这是一项非常激动人心的技术，因为它将允许我们以一种以前不可能的方式发现大脑中特定路径的作用。”我们认为这种蚊子蛋白质可以开辟一条道路，开发一整套新的光遗传学工具，用于神经科学研究。”