用荧光生物传感器照亮神经肽的实时大脑动力学

神经肽在调节大脑内的细胞和电路功能方面发挥着重要作用。一种这样的信号分子——食欲素——调节觉醒和清醒，它的失败会导致持续的白天嗜睡(嗜睡症)。苏黎世大学的研究人员现在已经开发出一种荧光食欲素生物传感器来观察这种分子在活老鼠大脑中的“活”。

在大脑中，数十亿个神经细胞协同作用以协调有机体的基本功能和高级功能。他们使用一种特殊的语言相互交流：称为神经肽或神经递质的分子。这种信号分子系统的一个例子是食欲素。通常，它调节觉醒、清醒、动力和食欲。食欲素神经肽的释放或感知缺陷会在人类和动物中导致一种称为嗜睡症的疾病。受影响的人白天极度嗜睡，并且经常表现出猝倒状态，在这种状态下，他们仍然有意识，但无法控制身体运动，从而导致某种瘫痪。

揭示小鼠大脑的内部运作

苏黎世大学 (UZH) 药理学和毒理学研究所的 Tommaso Patriarchi 和他的团队现已开发出一种基因编码的生物传感器，其荧光特性使他们能够“活”地研究食欲素的作用和释放机制，并且在大脑中具有高分辨率活老鼠。“这种特殊的神经肽系统与其在嗜睡症中人脑功能的显着改变之间的直接联系，促使我们更详细地研究食欲素，”Patriarchi 说。

名为“OxLight1”的新型食欲素生物传感器基于一种特殊设计的绿色荧光蛋白，该蛋白整合到人体食欲素受体中。“用荧光蛋白标记受体使其在显微镜下可见。当神经肽与受体结合时，它会发光，”Patriarchi 补充道。因此，OxLight1 实际上提供了对老鼠等活体动物中食欲素释放的实时展望。

照亮健康大脑功能以前不可见的方面

“要了解像食欲素这样的神经肽系统如何发挥作用以维持健康的大脑功能，我们需要能够首先观察这些神经肽携带的信息，然后学会解释它们，”Patriarchi 说。到目前为止，由于缺乏可以提供高空间和时间分辨率读数的工具，这实际上是不可能的。因此，研究人员使用他们的新生物传感器来研究活体动物的神经元活动和神经肽释放之间的关系，这是神经生理学中最紧迫和长期寻求的问题之一，直到现在仍然难以捉摸。

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