MIT聯手巴黎團隊

光遺傳學大躍進 成功操控大腦單一神經元!

撰文記者 趙育麟
日期2017-11-24
圖片來源:Live Science

近日,麻省理工學院(MIT)和法國巴黎第五大學研究團隊公佈了一項研究成果,他們結合新型光敏蛋白soCoChR與雙光子電腦生成全息技術(computer-generated holography ,CGH),實現了對大腦中單個神經元的光敏操作,並將反應時間壓縮至1毫秒內。這項研究結果發表在11月的《Nature Neuroscience》期刊上。

以過去的技術來說,沒有辦法如此精準地操控單一神經元,一方面神經細胞的軸突、樹突互相交聯、重疊,光敏蛋白的響應信號很容易就干擾到周邊的神經細胞;另一方面,技術也還沒有達到某一個細胞的細膩度。

MIT教授Edward S Boyden認為,大腦中的神經細胞種類可能遠遠超出我們的想像,即使兩個相鄰的同類型細胞,或許也會有完全不同的功能,僅僅對單個的神經元進行刺激,就可能改變大腦的狀態和行為。

為了實現對單細胞的光刺激, Boyden教授利用基因工程方法改造光敏通道蛋白,發現了一種新的光敏通道蛋白CoChR,它對光更敏感、產生的電流更強,大概是第一代光敏通道蛋白ChR2的十倍。

在CoChR的基礎上,Boyden教授給它添加了一個紅藻氨酸受體(kainate recepter)KA2的殘基。經過改造之後,新的光敏通道蛋白soCoChR可以集中...