罗切斯特大学的研究人员已经展示了一种使用BL-OG(生物发光光遗传学)的非侵入性方法,该方法利用光来激活大脑中的神经元。调节大脑活动的能力可能会改变侵入性手术,比如用于治疗帕金森病和其他神经系统疾病的深部脑刺激。
根据Manuel Gomez-Ramirez的说法,这项新技术的优势在于,它可以在不使用植入大脑的设备来传递物理光的情况下产生大脑激活,Manuel Gomez-Ramirez是德尔蒙特大学神经科学研究所的大脑和认知科学助理教授,也是该研究的资深作者,该研究发表在《神经图像》杂志上。
“BL-OG是一种理想的无创分离大脑神经回路的方法,”艾米丽·墨菲说,她是这项研究的第一作者,也是戈麦斯-拉米雷斯领导的触觉实验室的经理。“关于不同大脑区域和神经元细胞类型的结构和功能,还有很多东西需要学习,这将有助于我们了解健康的大脑是如何运作的。”
为了打开大脑中的光,研究人员需要一些工具。第一种是光遗传学,这是一种利用光激活或灭活大脑细胞的成熟研究技术。下一个工具是生物发光,与萤火虫发光的化学反应相同,它提供了光遗传学工作所需的光。
将这些工具组合在一起,就产生了BL-OG所需的材料。但为了工作,BL-OG仍然需要一些东西来“打开”灯。当有机物质荧光素与生物发光结合时,产生的光可以激活光遗传学,并在没有切口的情况下调节大脑中的细胞反应。戈麦斯-拉米雷斯之前的研究表明,化学物质萤光素对人体无害。
触觉实验室的研究人员测试了这种组合。他们将BL-OG注入小鼠的一个预先确定的大脑区域。然后,他们通过动物尾巴上的静脉注射荧光素来激活大脑中的目标细胞。他们发现,BL-OG效应在大脑中迅速发生,但这些效应可以通过调节动物体内荧光素的剂量来控制。
研究人员还能够通过生物发光活动追踪BL-OG的神经调节作用,这是该方法的另一个潜在特征,可以深入了解大脑是如何工作的。
Alfred P. Sloan基金会支持这项研究。