光遺傳學(xué)-操控神經(jīng)細(xì)胞的新工具(更新版)
【正文】 有一個平臺，平臺后有燈光，如果小鼠能夠看到光，就會游向平臺然后爬上去休息。通過用光感蛋白對不同類型神經(jīng)元進(jìn)行標(biāo)記，然后再用光刺激來激活這些神經(jīng)元，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)位于大腦前額葉的錐體神經(jīng)元與這種恐懼的形成有關(guān)。吸煙和吸毒都可以增加多巴胺的分泌，使成癮者產(chǎn)生欣快的感覺。那么，這項(xiàng)技術(shù)有什么用呢？首先，如前面提到的，通過控制單一種類神經(jīng)細(xì)胞在整體動物中的活動，我們可以了解這一類神經(jīng)細(xì)胞的特別功能，并且通過監(jiān)測它周圍細(xì)胞的活動，來了解神經(jīng)回路的工作機(jī)制。利用這個原理，可以把感光蛋白的基因“插入”到特定的啟動子后面。通過對神經(jīng)細(xì)胞的“修飾”，科學(xué)家們已經(jīng)可以自由地控制這些神經(jīng)細(xì)胞的“開”或者“關(guān)”。但是可能沒有電影里表現(xiàn)的那么簡單。神經(jīng)細(xì)胞的細(xì)胞膜上有許多種蛋白質(zhì)，有的蛋白質(zhì)可以控制鈉、鉀等離子在細(xì)胞內(nèi)外的濃度，被稱為“離子通道”；還有的可以接受其它神經(jīng)細(xì)胞釋放的神經(jīng)遞質(zhì)信號，被稱為“神經(jīng)遞質(zhì)受體”。目前被最廣泛使用的感光離子通道蛋白基因是從單細(xì)胞藻類中分離出來的，這種蛋白在特定波長的光激發(fā)下會打開它的通道，允許鈉、鉀、氫等離子通過，并可以產(chǎn)生動作電位，使神經(jīng)細(xì)胞興奮。特異性表達(dá)的能力給了光遺傳學(xué)技術(shù)空間上的準(zhǔn)確性。但是，可以預(yù)見這一技術(shù)將有很廣的應(yīng)用前景。 有了這一技術(shù)，可以實(shí)時地研究多巴胺能神經(jīng)元的興奮或抑制對動物行為的影響，同時也可以檢測各種干預(yù)手段的效果。眼睛被認(rèn)為是大腦的延伸，視網(wǎng)膜直接接受光信號傳遞給視覺神經(jīng)元。另一方面，能夠在光刺激的同時記錄神經(jīng)元的電活動是了解神經(jīng)回路工作機(jī)制的另一
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