當(dāng)您閱讀這些文字時，您大腦的某些區(qū)域會顯示出一連串毫秒級的電活動?？梢暬蜏y量這種電活動對于理解大腦如何使我們能夠看到、移動、表現(xiàn)或閱讀這些詞至關(guān)重要。然而，技術(shù)限制正在延遲神經(jīng)科學(xué)家實現(xiàn)他們提高對大腦如何工作的理解的目標(biāo)。
貝勒醫(yī)學(xué)院和合作機構(gòu)的科學(xué)家們在《細胞》雜志上報告了一種新的傳感器，它可以讓神經(jīng)科學(xué)家在不丟失信號的情況下對大腦活動進行成像，并且比以前更長時間和更深入地進入大腦。這項工作為新發(fā)現(xiàn)大腦如何在清醒、活躍的動物中發(fā)揮作用鋪平了道路，無論是健康的動物還是患有神經(jīng)系統(tǒng)疾病的動物。
神經(jīng)科學(xué)的圣杯
“不僅大腦的電活動非常快，它還涉及在大腦計算中具有不同作用的多種細胞類型，”通訊作者、貝勒大學(xué)神經(jīng)科學(xué)助理教授和麥克奈爾學(xué)者弗朗索瓦·圣皮埃爾博士說。他還是萊斯大學(xué)電氣和計算機科學(xué)的兼職助理教授。“弄清楚如何無創(chuàng)地觀察進行活動的動物中特定細胞類型的單個神經(jīng)元的毫秒級電活動一直是一項挑戰(zhàn)。能夠做到這一點一直是神經(jīng)影像學(xué)的圣杯。”
現(xiàn)有技術(shù)可以測量大腦中的電活動。“例如，電極可以記錄非?？斓幕顒樱鼈儫o法分辨出它們在聽什么類型的細胞，”St-Pierre 說。
研究人員還使用熒光蛋白來響應(yīng)與電活動相關(guān)的鈣變化?？梢允褂?2 光子顯微鏡跟蹤熒光的這些變化。“這種傳感器非常適合確定哪些神經(jīng)元處于活動狀態(tài)，哪些沒有。但是，它們非常慢。它們間接測量電壓變化，從而丟失了很多關(guān)鍵信號。”
St-Pierre 和他的同事的目標(biāo)是結(jié)合這些方法中的精華——開發(fā)一種傳感器，該傳感器可以監(jiān)測特定細胞類型的活動，同時捕捉快速的大腦信號。“我們通過稱為基因編碼電壓指示器或 GEVI的新一代工程熒光蛋白實現(xiàn)了這一目標(biāo)，”St-Pierre 說。
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