暫時(shí)的斷開揭示了長期的大腦功能障礙

我們是否能夠理解大腦中 8000 萬個(gè)神經(jīng)元之間發(fā)生的刺耳的交談聲?魏茨曼科學(xué)研究所神經(jīng)生物學(xué)系的 Ofer Yizhar 博士和他的團(tuán)隊(duì)在這個(gè)方向上邁出了步，他們采用了一種新的研究方法，可以為科學(xué)家提供對大腦通訊重要部分的有針對性的控制。

Yizhar 從事相對較新的光遺傳學(xué)領(lǐng)域的研究，其中科學(xué)家利用基因工程和細(xì)光纖中的激光來研究活體大腦。借助這些工具，科學(xué)家可以調(diào)節(jié)和控制大腦中神經(jīng)回路的活動，從而開始解開大腦通信系統(tǒng)中的鏈路和節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。

伊扎爾對大腦不同區(qū)域的神經(jīng)細(xì)胞之間的遠(yuǎn)距離通信特別感興趣。“不同大腦系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)對于大腦的正常功能至關(guān)重要。如果我們能夠理解大腦不同區(qū)域的細(xì)胞之間的通訊延長線——其中一些區(qū)域彼此相距甚遠(yuǎn)，”伊扎爾說”，“未來我們或許能夠了解抑郁癥、焦慮癥和精神分裂癥等疾病中大腦發(fā)生的變化。因?yàn)槲覀儗@些疾病缺乏功能層面的了解，所以我們非常缺乏治療他們的好方法。”

光遺傳學(xué)涉及使用改良病毒將光敏蛋白基因插入神經(jīng)元中。當(dāng)光通過細(xì)光纖聚焦在這些神經(jīng)元上時(shí)，這些神經(jīng)元就會被激活。伊扎爾和他的團(tuán)隊(duì)建立了一種方法，使他們能夠放大大腦網(wǎng)絡(luò)的特定部分：連接整個(gè)大腦的“通訊電纜”。這些“電纜”是軸突——神經(jīng)細(xì)胞的細(xì)長延伸，從細(xì)胞中心傳送電脈沖。有些軸突相對較短，與附近的神經(jīng)元相連，但另一些軸突可能很長，延伸到大腦的較遠(yuǎn)區(qū)域。

在這項(xiàng)發(fā)表在《自然神經(jīng)科學(xué)》雜志上的新研究中，由博士生馬蒂亞斯·馬恩領(lǐng)導(dǎo)的研究小組表明，光遺傳學(xué)技術(shù)可以用來暫時(shí)沉默這些長距離軸突，有效地導(dǎo)致兩個(gè)遙遠(yuǎn)大腦之間的可逆“斷開”節(jié)點(diǎn)。通過觀察關(guān)鍵連接被禁用時(shí)會發(fā)生什么，研究人員能夠開始了解軸突在大腦內(nèi)部對話中的作用。由于精神和神經(jīng)系統(tǒng)疾病通常被認(rèn)為是由遠(yuǎn)程大腦連接變化引起的，因此這些研究可能有助于更好地了解大腦健康和疾病背后的機(jī)制。

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