神經肽在調節(jié)大腦內的細胞和電路功能方面發(fā)揮著重要作用。一種這樣的信號分子——食欲素——調節(jié)覺醒和清醒，它的失敗會導致持續(xù)的白天嗜睡(嗜睡癥)。蘇黎世大學的研究人員現在已經開發(fā)出一種熒光食欲素生物傳感器來觀察這種分子在活老鼠大腦中的“活”。
在大腦中，數十億個神經細胞協同作用以協調有機體的基本功能和高級功能。他們使用一種特殊的語言相互交流：稱為神經肽或神經遞質的分子。這種信號分子系統的一個例子是食欲素。通常，它調節(jié)覺醒、清醒、動力和食欲。食欲素神經肽的釋放或感知缺陷會在人類和動物中導致一種稱為嗜睡癥的疾病。受影響的人白天極度嗜睡，并且經常表現出猝倒狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，他們仍然有意識，但無法控制身體運動，從而導致某種癱瘓。
揭示小鼠大腦的內部運作
蘇黎世大學 (UZH) 藥理學和毒理學研究所的 Tommaso Patriarchi 和他的團隊現已開發(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制，并且在大腦中具有高分辨率活老鼠。“這種特殊的神經肽系統與其在嗜睡癥中人腦功能的顯著改變之間的直接聯系，促使我們更詳細地研究食欲素，”Patriarchi 說。
名為“OxLight1”的新型食欲素生物傳感器基于一種特殊設計的綠色熒光蛋白，該蛋白整合到人體食欲素受體中。“用熒光蛋白標記受體使其在顯微鏡下可見。當神經肽與受體結合時，它會發(fā)光，”Patriarchi 補充道。因此，OxLight1 實際上提供了對老鼠等活體動物中食欲素釋放的實時展望。
照亮健康大腦功能以前不可見的方面
“要了解像食欲素這樣的神經肽系統如何發(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肽攜帶的信息，然后學會解釋它們，”Patriarchi 說。到目前為止，由于缺乏可以提供高空間和時間分辨率讀數的工具，這實際上是不可能的。因此，研究人員使用他們的新生物傳感器來研究活體動物的神經元活動和神經肽釋放之間的關系，這是神經生理學中最緊迫和長期尋求的問題之一，直到現在仍然難以捉摸。
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