(资料图片仅供参考)

当神经元发出电脉冲时，它们也会经历钙离子的激增。通过测量这些电涌，研究人员可以间接监测神经元活动，帮助他们研究单个神经元在许多不同大脑功能中的作用。

这种技术的一个缺点是轴突和从相邻神经元延伸的树突产生的串扰，这使得从被研究的神经元中获得独特的信号变得更加困难。麻省理工学院的工程师们现在已经开发出一种方法来克服这个问题，方法是制造仅在神经元体内积聚的钙指示剂或传感器。

“人们正在使用钙指标来监测大脑许多部位的神经活动，”麻省理工学院神经技术 Y. Eva Tan 教授、生物工程和大脑与认知科学教授 Edward Boyden 说。“现在他们可以获得更好的结果，获得更准确的神经记录，减少串扰的污染。”

为实现这一目标，研究人员将一种称为 GCaMP 的常用钙指示剂与一种短肽融合，将其靶向细胞体。研究人员称，这种被研究人员称为 SomaGCaMP 的新分子可以很容易地整合到现有的钙成像工作流程中。

Boyden 是该研究的资深作者，该研究今天发表在Neuron上。该论文的主要作者是研究科学家 Or Shemesh、博士后 Changyang Linghu 和前博士后 Kiryl Piatkevich。

分子聚焦

GCaMP 钙指示剂由附着在称为钙调蛋白的钙结合蛋白和称为 M13 肽的钙调蛋白结合蛋白上的荧光蛋白组成。当 GCaMP 与大脑中的钙离子结合时会发出荧光，从而使研究人员能够间接测量神经元活动。

“钙很容易成像，因为当神经元活跃时，它会从细胞内非常低的浓度变为非常高的浓度，”博伊登说，他也是麻省理工学院麦戈文脑研究所、媒体实验室和科赫综合癌症研究所。

检测这些荧光信号的最简单方法是使用一种称为单光子显微镜的成像方法。这是一种相对便宜的技术，可以高速成像大量大脑样本，但缺点是它会拾取相邻神经元之间的串扰。GCaMP 进入神经元的所有部分，因此来自一个神经元轴突的信号看起来好像来自邻居的细胞体，从而使信号不太准确。

标签：