科技日報(bào)北京12月23日電 （記者張佳欣）美國艾倫研究所和霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所科學(xué)家通過蛋白質(zhì)工程技術(shù)，改造出一種特殊蛋白，名為iGluSnFR4，這是一種分子級(jí)“谷氨酸指示器”，可用于實(shí)時(shí)觀察大腦中神經(jīng)元的交流過程。這一成果有助破譯大腦隱藏的“語言”，加深對其復(fù)雜神經(jīng)回路運(yùn)作方式的理解。相關(guān)成果發(fā)表于新一期《自然·方法》雜志。
在大腦中，數(shù)十億個(gè)神經(jīng)元通過沿著其分支狀的軸突傳遞電脈沖，相互“交流”。當(dāng)電信號(hào)到達(dá)軸突末端——突觸時(shí)，它們無法跨越間隙到達(dá)下一個(gè)腦細(xì)胞。但電信號(hào)會(huì)觸發(fā)化學(xué)信使的釋放，也就是神經(jīng)遞質(zhì)。其中，谷氨酸就是最常見的一種，在記憶、學(xué)習(xí)和情緒中起著至關(guān)重要的作用。谷氨酸被釋放到突觸中，從而促使下一個(gè)腦細(xì)胞依次放電。
這一過程有點(diǎn)像一排倒下的多米諾骨牌，但復(fù)雜得多。每個(gè)神經(jīng)元都會(huì)接收來自成千上萬個(gè)其他神經(jīng)元的輸入，而正是這些輸入神經(jīng)元放電的特定模式和組合，決定了下一個(gè)（接收）神經(jīng)元是否會(huì)放電。
在以往的研究中，科學(xué)家只能記錄神經(jīng)元發(fā)出的信號(hào)，也就是它們“說了什么”，而無法真正“聽到”神經(jīng)元在接收什么。這些輸入信號(hào)既微弱又迅速，在單個(gè)突觸層面幾乎無法捕捉。iGluSnFR4的出現(xiàn)解決了這一難題。其對谷氨酸極為敏感，能檢測大腦中神經(jīng)元之間最微弱的輸入信號(hào)，使科學(xué)家“聽到”神經(jīng)元接收到的信息，為解析支撐學(xué)習(xí)、記憶和情緒的復(fù)雜電活動(dòng)級(jí)聯(lián)過程提供了新途徑。
此外，谷氨酸信號(hào)異常與阿爾茨海默病、精神分裂癥、自閉癥和癲癇等多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)。科學(xué)家可利用iGluSnFR4更精確地觀測突觸活動(dòng)，從而深入研究這些疾病的發(fā)生機(jī)制。
（責(zé)任編輯：蔡文斌）
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