神經(jīng)肽在調(diào)節(jié)大腦內(nèi)的細(xì)胞和電路功能方面發(fā)揮著重要作用。一種這樣的信號(hào)分子——食欲素——調(diào)節(jié)覺(jué)醒和清醒，它的失敗會(huì)導(dǎo)致持續(xù)的白天嗜睡(嗜睡癥)。蘇黎世大學(xué)的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種熒光食欲素生物傳感器來(lái)觀察這種分子在活老鼠大腦中的“活”。
在大腦中，數(shù)十億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞協(xié)同作用以協(xié)調(diào)有機(jī)體的基本功能和高級(jí)功能。他們使用一種特殊的語(yǔ)言相互交流：稱為神經(jīng)肽或神經(jīng)遞質(zhì)的分子。這種信號(hào)分子系統(tǒng)的一個(gè)例子是食欲素。通常，它調(diào)節(jié)覺(jué)醒、清醒、動(dòng)力和食欲。食欲素神經(jīng)肽的釋放或感知缺陷會(huì)在人類和動(dòng)物中導(dǎo)致一種稱為嗜睡癥的疾病。受影響的人白天極度嗜睡，并且經(jīng)常表現(xiàn)出猝倒?fàn)顟B(tài)，在這種狀態(tài)下，他們?nèi)匀挥幸庾R(shí)，但無(wú)法控制身體運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致某種癱瘓。
揭示小鼠大腦的內(nèi)部運(yùn)作
蘇黎世大學(xué) (UZH) 藥理學(xué)和毒理學(xué)研究所的 Tommaso Patriarchi 和他的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出一種基因編碼的生物傳感器，其熒光特性使他們能夠“活”地研究食欲素的作用和釋放機(jī)制，并且在大腦中具有高分辨率活老鼠。“這種特殊的神經(jīng)肽系統(tǒng)與其在嗜睡癥中人腦功能的顯著改變之間的直接聯(lián)系，促使我們更詳細(xì)地研究食欲素，”Patriarchi 說(shuō)。
名為“OxLight1”的新型食欲素生物傳感器基于一種特殊設(shè)計(jì)的綠色熒光蛋白，該蛋白整合到人體食欲素受體中。“用熒光蛋白標(biāo)記受體使其在顯微鏡下可見(jiàn)。當(dāng)神經(jīng)肽與受體結(jié)合時(shí)，它會(huì)發(fā)光，”Patriarchi 補(bǔ)充道。因此，OxLight1 實(shí)際上提供了對(duì)老鼠等活體動(dòng)物中食欲素釋放的實(shí)時(shí)展望。
照亮健康大腦功能以前不可見(jiàn)的方面
“要了解像食欲素這樣的神經(jīng)肽系統(tǒng)如何發(fā)揮作用以維持健康的大腦功能，我們需要能夠首先觀察這些神經(jīng)肽攜帶的信息，然后學(xué)會(huì)解釋它們，”Patriarchi 說(shuō)。到目前為止，由于缺乏可以提供高空間和時(shí)間分辨率讀數(shù)的工具，這實(shí)際上是不可能的。因此，研究人員使用他們的新生物傳感器來(lái)研究活體動(dòng)物的神經(jīng)元活動(dòng)和神經(jīng)肽釋放之間的關(guān)系，這是神經(jīng)生理學(xué)中最緊迫和長(zhǎng)期尋求的問(wèn)題之一，直到現(xiàn)在仍然難以捉摸。
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