观察和控制神经活动的新工具

斯坦福大学的一种新分子探针可以帮助揭示我们的大脑如何思考和记忆。这种工具被称为快光和钙调节表达或 FLiCRE(发音为“闪烁”)，可以发送到任何细胞内以执行各种研究任务，包括标记、记录和控制细胞功能。

“这项工作达到了神经科学的一个中心目标：如何找到思想或认知过程背后的神经元系统?神经科学家长期以来一直想要这种类型的工具，”该学院的遗传学教授 Alice Ting 说。斯坦福大学医学院和生物学人文科学学院的团队与斯坦福大学精神病学家和生物工程师 Karl Deisseroth 的实验室共同领导了这项工作。

12 月 11 日发表在《Cell》杂志上的一篇论文详细介绍了概念验证实验，研究人员使用 FLiCRE 拍摄了与小鼠回避行为相关的神经活动快照。通过将 FLiCRE 快照与 RNA 测序结合起来，他们发现这些激活的神经元主要属于单一细胞类型，仅使用遗传工具是无法访问的。然后，他们将 FLiCRE 与视蛋白(Deisseroth 开发的一种利用光控制神经活动的蛋白质)结合使用，在一天后重新激活这些相同的神经元，从而导致小鼠避免进入某个房间。研究人员研究的大脑区域称为伏隔核，被认为在人类精神疾病(包括抑郁症)中发挥着重要作用。

模块化分子技术

FLiCRE 由两条分子链组成，可对蓝光和钙的存在做出反应。这种光敏感性使研究人员能够精确控制实验的时间，而钙几乎是细胞活动的通用指标。为了将 FLiCRE 放入细胞内，研究人员将其分为两部分，包装在无害的病毒中。FLiCRE 的一部分附着在细胞膜上，含有一种蛋白质，可以进入细胞核并驱动研究人员选择的任何基因的表达。FLiCRE 的另一部分负责在某些特定条件下释放蛋白质，即钙浓度高且细胞沐浴在蓝光下。

现有的标记技术需要数小时才能激活，而 FLiCRE 标记过程只需几分钟。研究人员还设计了 FLiCRE，以便他们可以使用标准基因测序来查找 FLiCRE 激活的细胞。这使得他们能够同时研究数以万计的细胞，而其他技术往往需要分析多个显微图像，每个图像包含数百个细胞。

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