大腦根據(jù)數(shù)十億神經(jīng)元之間的通信呈現(xiàn)不同的狀態(tài)，而這個(gè)網(wǎng)絡(luò)是我們所有感知、記憶和行為的基礎(chǔ)。它通常被認(rèn)為是一個(gè)“黑匣子”，臨床醫(yī)生和研究人員難以訪(fǎng)問(wèn)，因?yàn)楹苌儆杏邢薜墓ぞ呖捎糜趯?duì)大腦神經(jīng)元行為進(jìn)行準(zhǔn)確的時(shí)空研究。現(xiàn)在，加泰羅尼亞生物工程研究所 (IBEC) 的研究人員與 August Pi i Sunyer 生物醫(yī)學(xué)研究所 (IDIBAPS) 合作，為該主題增添了一些亮點(diǎn)：他們首次成功地使用一種控制大腦中的神經(jīng)元活動(dòng)對(duì)光有反應(yīng)的分子。
該研究包括來(lái)自巴塞羅那自治大學(xué) (UAB) 的參與者，并在人腦計(jì)劃的框架內(nèi)進(jìn)行。它描述了在體內(nèi)直接光調(diào)節(jié)大腦狀態(tài)轉(zhuǎn)換的第一種方法。
這項(xiàng)工作由 ICREA 研究教授 Pau Gorostiza(IBEC-CERCA、BIST、CIBER-BBN)和 Mavi Sanchez-Vives(IDIBAPS)領(lǐng)導(dǎo)，最近發(fā)表在Advanced Science 雜志上。結(jié)果表明，這種名為 PAI(Phthalimide-Azo-Iper)的新分子可以特異性地和局部地控制毒蕈堿膽堿能受體，即乙酰膽堿受體，這是一種在學(xué)習(xí)注意力或記憶等幾個(gè)過(guò)程中非常重要的腦神經(jīng)遞質(zhì)。
用光控制大腦狀態(tài)的轉(zhuǎn)變
大腦狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，例如從睡著到清醒，或從昏迷中醒來(lái)，是基于化學(xué)和電信號(hào)在涉及不同功能的神經(jīng)元組之間的傳遞。目前將神經(jīng)元活動(dòng)作為經(jīng)顱磁刺激或超聲刺激來(lái)調(diào)節(jié)的技術(shù)在時(shí)空和頻譜性能方面存在局限性。另一種高精度技術(shù)也使用光來(lái)控制光遺傳學(xué)中的神經(jīng)元，但它依賴(lài)于基因操作，由于安全原因，很難將其轉(zhuǎn)化為人類(lèi)。
在這里，研究人員應(yīng)用光藥理學(xué)來(lái)解決這些問(wèn)題。為此，他們使用了先前在 PAI IBEC 開(kāi)發(fā)的一種分子，該分子具有光響應(yīng)性，并允許對(duì)腦神經(jīng)元進(jìn)行時(shí)空控制調(diào)制，結(jié)合和控制毒蕈堿膽堿能受體的活性，毒蕈堿膽堿能受體是神經(jīng)元相互作用和通信的關(guān)鍵受體。通過(guò)使用這種方法，膽堿能神經(jīng)支配依賴(lài)的大腦狀態(tài)轉(zhuǎn)換可以通過(guò)使用化學(xué)設(shè)計(jì)為光敏藥物的光來(lái)控制。
該研究的共同第一作者 Fabio Riefolo (IBEC) 解釋說(shuō)：“大腦中神經(jīng)元活動(dòng)的控制是進(jìn)行基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究以及開(kāi)發(fā)安全和準(zhǔn)確的技術(shù)以在臨床神經(jīng)病學(xué)中進(jìn)行治療性大腦干預(yù)的關(guān)鍵” .
標(biāo)簽： 大腦狀態(tài)
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