大脑神经活动的集中成像方法

马萨诸塞州剑桥——当神经元发出电脉冲时，它们也会经历大量的钙离子。通过测量这些激增，研究人员可以间接监测神经元活动，并帮助他们研究单个神经元在许多不同大脑功能中的作用。

这种技术的一个缺点是轴突和树突产生的串扰从相邻的神经元延伸，这使得从被研究的神经元获得独特的信号更加困难。麻省理工学院的工程师们现在已经开发出了一种解决这个问题的方法，通过创建只在神经元中积累的钙指示剂或传感器。

“人们正在使用钙指示剂来监测大脑许多部位的神经活动，”麻省理工学院神经技术教授、生物工程、大脑和认知科学教授E. Tan Tan说。“现在，他们可以获得更好的结果，获得更准确的神经记录，并减少串扰的污染。”

为了实现这一目标，研究人员将一种常见的钙指示剂GCaMP融合到靶向细胞体的短肽上。研究人员表示，这种新分子被研究人员称为SomaGCaMP，可以很容易地集成到现有的钙成像工作流程中。

Boyden是这项研究的高级作者，这项研究发表在今天的《神经元》上。这篇论文的主要作者是研究科学家Or Shemesh、博士后长阳令狐和前博士后Kiryl Piatkevich。

分子聚焦

GCaMP钙指示剂由一种荧光蛋白组成，该荧光蛋白附着于一种称为钙调素的钙结合蛋白和一种称为M13肽的钙调蛋白。GCaMP与大脑中的钙离子结合时会发出荧光，这使得研究人员能够间接测量神经元的活动。

“钙很容易被成像，因为当神经元活跃时，钙在细胞中从低浓度变为高浓度，”Boyden说，他也是麻省理工学院麦戈文脑科学研究所媒体实验室的成员。科赫综合癌症研究所。

检测这些荧光信号最简单的方法是使用一种叫做单光子显微镜的成像方法。这是一种相对便宜的技术，可以高速成像大型大脑样本，但缺点是会拾取相邻神经元之间的串扰。GCaMP进入神经元的所有部分，因此来自一个神经元轴突的信号可能看起来像来自邻居的细胞体，从而降低了信号的准确性。

一种更昂贵的技术，称为双光子显微镜，可以通过将光非常窄地聚焦在单个神经元上来部分克服这个问题，但这种方法需要特殊的设备，并且速度很慢。

Boyden的实验室决定采用另一种方法，即修改指示器本身，而不是成像设备。

“我们认为，如果我们不从光学角度聚焦光束，那么从分子角度聚焦指示剂会怎么样？”他说。“许多人使用双光子显微镜等硬件来清理成像。我们正试图建立一个其他人对硬件所做的分子版本。”

在去年发表的一篇相关论文中，Boyden和他的同事使用了类似的方法来减少直接成像神经元膜电压的荧光探针之间的串扰。同时，他们决定尝试一种类似的钙成像方法，这是一种更广泛使用的技术。

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！