新研究为映射跨不同大脑区域的连接的新颖方法奠定了基础

来自意大利莱切的意大利技术学院(IIT)和萨兰托大学以及位于波士顿的哈佛医学院的研究人员已经开发出一种新的基于光的方法来捕获和精确定位大脑神经活动的震中。

该方法于10月7日在《自然方法》(Nature Methods)中进行了描述，为映射跨不同大脑区域的连接的新颖方法奠定了基础，该功能可以使设备的设计能够对大脑的各个区域进行成像，甚至可以治疗因大脑功能异常而引起的状况。研究人员说，这些区域中存在着细胞。

这项工作是由IIT的Ferruccio Pisanello，IIT和萨兰托大学的Massimo De Vittorio以及哈佛医学院Blavantik研究所的Alice和Rodman W. Moorhead III神经生物学教授Bernardo Sabatini领导的，并由欧洲研究基金会资助理事会和美国国立卫生研究院。

现代神经科学的主要挑战之一是记录大脑不同区域之间以及不同细胞类型之间的信息交换。新方法通过使用锥形光学探头允许同时收集来自各个大脑区域的信号，从而克服了这一挑战。

这项研究标志着成功使用光解码特定神经元种群的活动以及使用单个探针操纵不同大脑区域的第一个实例。该方法依赖于将荧光分子带入特定的神经细胞中，以跟踪其电活动并测量神经递质的水平，这些神经递质是跨神经元的化学信使分子。

为了实现这一目标，研究小组使用了一个细圆锥形的光纤，其尖端非常细且非常精确，以至于它能够捕获来自单个神经元沿2毫米(0.07英寸)长的区域的光。

研究人员将光敏探针插入纹状体(参与计划运动的大脑区域)内，并用它来跟踪多巴胺的释放，多巴胺是参与运动控制的关键神经递质，在疾病发展中也起着关键作用像帕金森氏症，精神分裂症和抑郁症。

该设备成功捕获了在特定行为期间涉及多巴胺释放的纹状体特定子区域的神经活动。

该方法有效地使科学家能够捕获神经信号在时间和空间中的传播方式，并在特定的动作过程中测量特定的神经递质的浓度。该方法丰富了研究人员的方法学资料，并增强了他们研究中枢神经系统和探查神经系统疾病的分子原因的能力。