來自MIT的神經(jīng)科學(xué)家開發(fā)出了一種新型方法來檢測(cè)大腦細(xì)胞如何互相協(xié)調(diào),，來控制特異性的行為,，比如機(jī)體運(yùn)動(dòng)或者嗅到氣味兒等,。(Credit: Qian Chen)
2012年10月18日 訊 /生物谷BIOON/ --近日,，來自MIT的神經(jīng)科學(xué)家開發(fā)出了一種新型方法來檢測(cè)大腦細(xì)胞如何互相協(xié)調(diào),，來控制特異性的行為,，比如機(jī)體運(yùn)動(dòng)或者嗅到氣味兒等,。研究者的新型成像技術(shù)，基于對(duì)神經(jīng)元鈣離子的檢測(cè),，可以幫助他們來繪制大腦的回路圖,，這將為理解自閉癥、強(qiáng)迫觀念與行為換亂或者精神疾病的治療帶來幫助,，相關(guān)研究刊登于10月18日的國際雜志Neuron上,。
研究者的鈣離子成像系統(tǒng)可以通過使用綠色熒光蛋白來被定位至特定的細(xì)胞類型中，MIT的研究者在工程化的小鼠的錐體細(xì)胞中表達(dá)特定的蛋白質(zhì),，使用雙倍光子顯微鏡技術(shù)來對(duì)細(xì)胞進(jìn)行高速,、高分辨率成像，研究者發(fā)現(xiàn),，當(dāng)大腦進(jìn)行特定任務(wù)或者對(duì)特定刺激物進(jìn)行反應(yīng)的時(shí)候,，錐體細(xì)胞就會(huì)處于被激活的狀態(tài)。
這項(xiàng)研究中,，研究小組在軀體感覺皮質(zhì)中找到了錐體細(xì)胞,，當(dāng)小鼠胡須被觸摸時(shí)，錐體細(xì)胞就會(huì)被激活,，而且嗅細(xì)胞會(huì)對(duì)特定的香氣產(chǎn)生反應(yīng),。
如今研究者可以使用這套成像系統(tǒng)來研究許多行為發(fā)生時(shí)大腦的活動(dòng)表現(xiàn)，研究者開發(fā)出了可以表達(dá)鈣敏感性蛋白,、自閉癥癥狀以及強(qiáng)迫性障礙表現(xiàn)的小鼠,，使用這些小鼠，研究者就可以尋找異于正常小鼠的神經(jīng)元激活模式，這將幫助研究者識(shí)別到底是哪里出錯(cuò)了導(dǎo)致病癥的發(fā)生,。
研究者Feng說,，如今，我們僅僅知道神經(jīng)元之間的交流缺失在精神疾病發(fā)病中扮演著重要角色,，我們并不知道這個(gè)過程中所涉及的缺失的具體細(xì)節(jié)及特殊的發(fā)病細(xì)胞等,。如果我們知道哪些細(xì)胞處于異常狀態(tài)，那么我們就可以尋找糾正這些細(xì)胞激活模式的方法,。
如今研究者計(jì)劃將他們的成像技術(shù)同光遺傳學(xué)結(jié)合起來,，這將使得它們使用光學(xué)技術(shù)來開關(guān)特異性的神經(jīng)元。通過激活特異性的細(xì)胞,，就可以觀察到靶向細(xì)胞的反應(yīng),，這樣研究者就可以精確繪制出大腦的反應(yīng)回路。相關(guān)研究由國立衛(wèi)生研究院等機(jī)構(gòu)提供資助,。（生物谷Bioon.com）
編譯自：Calcium Reveals Connections Between Neurons
doi:10.1016/j.neuron.2012.07.011
PMC:
PMID:
Imaging Neural Activity Using Thy1-GCaMP Transgenic Mice
Qian Chen, Joseph Cichon, Wenting Wang, Li Qiu, Seok-Jin R. Lee, Nolan R. Campbell, Nicholas DeStefino, Michael J. Goard, Zhanyan Fu, Ryohei Yasuda, Loren L. Looger, Benjamin R. Arenkiel, Wen-Biao Gan, Guoping Feng
The ability to chronically monitor neuronal activity in the living brain is essential for understanding the organization and function of the nervous system. The genetically encoded green fluorescent protein-based calcium sensor GCaMP provides a powerful tool for detecting calcium transients in neuronal somata, processes, and synapses that are triggered by neuronal activities. Here we report the generation and characterization of transgenic mice that express improved GCaMPs in various neuronal subpopulations under the control of the Thy1 promoter. In vitro and in vivo studies show that calcium transients induced by spontaneous and stimulus-evoked neuronal activities can be readily detected at the level of individual cells and synapses in acute brain slices, as well as chronically in awake, behaving animals. These GCaMP transgenic mice allow investigation of activity patterns in defined neuronal populations in the living brain and will greatly facilitate dissecting complex structural and functional relationships of neural networks.
