如何使用光来操纵神经元兴奋性

2023-03-11 10:54:58 来源： 互联网


(资料图片)

将近 20 年前，科学家们开发了通过光照神经元来刺激或抑制神经元的方法。这种称为光遗传学的技术使研究人员能够发现特定神经元的功能以及它们如何与其他神经元通信以形成电路。

在这项技术的基础上，麻省理工学院和哈佛大学的研究人员现在已经设计出一种方法来实现神经元活动的长期变化。通过他们的新策略，他们可以利用光照来改变神经元膜的电容，从而改变它们的兴奋性(它们对电信号和生理信号的反应强弱)。

神经元兴奋性的变化与大脑中的许多过程有关，包括学习和衰老，并且在一些脑部疾病(包括阿尔茨海默氏病)中也被观察到。

“这种新工具旨在以光控和长期的方式上下调节神经元兴奋性，这将使科学家能够直接确定各种神经元类型的兴奋性与动物行为之间的因果关系，”Xiao Wang 说， Thomas D. and Virginia Cabot 麻省理工学院化学助理教授，麻省理工学院和哈佛大学博德研究所成员。“我们的方法在疾病模型中的未来应用将告诉我们微调神经元兴奋性是否有助于将异常的大脑回路重置为正常状态。”

Wang 和哈佛工程与应用科学学院助理教授 Jia Liu 是该论文的资深作者，该论文今天发表在《科学进展》上。

MIT化学系研究生Chanan Sessler;博德研究院博士后周一鸣;和哈佛大学研究生王文博是这篇论文的主要作者。

膜操作

光遗传学是科学家用来操纵神经元活动的工具，通过工程化神经元来表达光敏离子通道。当这些经过改造的神经元暴露在光线下时，通过通道的离子流的变化会抑制或增强神经元活动。

“通过使用光，你可以打开或关闭这些离子通道，这反过来会激发或沉默神经元。这允许实时快速响应，但这意味着如果你想控制这些神经元，你有不断地照亮他们，”塞斯勒说。

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