華人學者Science發表神經學技術突破

　　斯坦福大學的研究團隊日前在Science雜志上發表了一項技術突破。他們開發的工具能在清醒的活體動物中成像單個神經元的電活性，使人們對神經元活動的理解達到前所未有的深度，對大腦研究有重要的意義。

　　神經元之間的電信號對于細胞通訊非常關鍵。這種電活性是所有大腦活動的核心，包括思考、感知、情緒和記憶。捕捉神經元電活性是了解大腦認知的基礎，但現有的神經元監控技術還存在一定的缺陷。神經學家們一直在探索新方法，希望在清醒動物中對神經元的膜電壓動態進行成像。

　　基因編碼的電壓指示器（GEVI）是一個很有前景的新興技術。GEVI指示器可以讀取毫秒級別的神經元動態，被Nature Methods評為2015最值得期待的技術之一。與鈣指示器相比，GEVI指示器更能直接反映神經元活動。近年來GEVI指示器已經取得了一些進展，但迄今為止人們還沒能將其用于活體哺乳動物研究。

　　Mark J. Schnitzer和Yiyang Gong領導的研究團隊經過深入研究，對GEVI指示器進行了很大的改良。（Yiyang Gong于2011年取得了斯坦福大學的博士學位，現在是杜克大學的助理教授。）過去，GEVI指示器的信號速度和動態范圍不足以在活體動物中解析動作電位。改良后的GEVI指示器速度很快也足夠明亮，能夠精確測定一毫秒以內的神經元動作電位，幾乎沒有產生錯誤讀取的可能。

　　研究人員通過共振能量轉移，將rhodopsin的快速電壓感知結構域與明亮的熒光團結合起來。隨后他們用病毒將這種新電壓指示器送入神經元。研究顯示，這種電壓指示器能夠在意識清楚的小鼠和果蠅大腦中，很好地記錄神經元的動作電位和膜電壓動態。

　　在活體動物的大腦中觀察神經元活性，是科學家們夢寐以求的能力。 這項研究提供了能在活體內分析神經電生理和神經編碼的光學工具，有望推動高速顯微成像的進一步發展。