神經(jīng)元和肌肉細(xì)胞表面的毛孔控制著你的每一個想法和動作；你的心跳得很厲害。氣孔的行為——根據(jù)電壓短時間打開、關(guān)閉或鎖定(失活)——形成離子在細(xì)胞表面移動的信號。EPFL藍(lán)腦項(xiàng)目的研究人員首次繪制了這些電壓門控離子通道中最大家族的行為圖：千伏通道。
他們的開創(chuàng)性工作發(fā)表在《細(xì)胞神經(jīng)科學(xué)前沿》上，并作為原始數(shù)據(jù)免費(fèi)在線提供，將為虛擬藥物發(fā)現(xiàn)提供動力——他們希望這是第一次全大腦模擬。
數(shù)字大腦數(shù)據(jù)
成千上萬的研究通過測量離子在受控電壓下穿過微小細(xì)胞膜的運(yùn)動，探索了不同細(xì)胞中Kv通道的行為。在藍(lán)色大腦項(xiàng)目的早期階段，神經(jīng)科學(xué)家Rajnish Ranjan博士的任務(wù)是根據(jù)這些研究為大腦模擬建模Kv通道的行為。
“令我驚訝的是，盡管30年的研究沒有提供原始數(shù)據(jù)，”新研究的第一作者Ranjan回憶道。
甚至公布的處理數(shù)據(jù)也反映了研究協(xié)議的狂野西部，結(jié)果不一致、不兼容。很多Kv通道幾乎沒有被研究過或者從來沒有被研究過，最重要的是，缺乏在整個范圍內(nèi)接近體溫的研究。
“接近體溫時，脂肪細(xì)胞膜變軟，從記錄儀器上滑落。因此，幾乎所有的研究都是在室溫下進(jìn)行的，”Ranjan解釋說。
沒有數(shù)據(jù)-沒有渠道模型-沒有大腦模擬。如果藍(lán)腦團(tuán)隊(duì)成功了，他們需要記錄自己的Kv通道數(shù)據(jù)——30年的價值。
來自寒冷的離子通道介紹幸運(yùn)的是，藍(lán)腦團(tuán)隊(duì)包括一個離子通道記錄機(jī)器人。通過自動記錄，這使他們能夠以絕對的速度和嘗試次數(shù)克服接近體溫的高失敗率。
結(jié)果是所有Kv通道(或任何離子通道系列)行為的首次映射。該地圖依次協(xié)調(diào)、加強(qiáng)和駁斥了過去三十年來對Kv通道的研究。
“在標(biāo)準(zhǔn)條件和大樣本量下，Kv通道的行為在細(xì)胞系和物種之間基本一致。正如預(yù)期的那樣，從數(shù)量上來說，35C時的Kv通道激活和去激活速度快于25C或15C時的激活和去激活速度。最新發(fā)現(xiàn)是，15C至25C和35C之間的Kv通道性能差異很大?！?
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