近(1)日，陽明交通大學神經科學所陳摘文與林貝容兩位助理教授領導的團隊，運用創新的「電壓敏感螢光蛋白」，首次證實小鼠大腦中的「中間神經元細胞(interneurons)」具有群體動態現象，某些特定神經細胞會發生一起活化產生動作電位的情況。該研究發表於期刊《Neuron》。

中間神經元是腦中相對稀有的神經細胞，過去科學家只能依賴植入電極進行零星的電訊號觀察。林貝容形容觀察中間神經元的電訊號「就像是海底撈針般」，有時候一個月才記錄到一顆細胞，難以研究細胞之間的互動。

而本次研究團隊新開發出電壓成像搭配螢光蛋白的技術，一次實驗就能同時記錄到高達26顆中間神經元的電訊號，才得以一窺其互動模式。

研究團隊發現，中間神經元細胞並不是隨機活化，而是更傾向一起活化產生動作電位來傳遞訊號，而且彼此間似乎也可以找到同好般，一起傳遞電訊號。

該研究中，為了克服顯微鏡無法直接觀察電壓的困難，陳摘文和林貝容團隊與美國霍華德·休斯醫學研究所(Howard Hughes Medical Institute)的團隊合作，開發出對電壓敏感的螢光蛋白，再利用腺病毒充當載體，讓神經細胞感染後可以發光。

除此之外，為了解析極為短暫的神經脈衝，研究團隊自行設計並架設每秒鐘可拍攝兩千張影像的超高速影像系統，如今這些技術與設施都已建置在陽明交大。 

陳摘文表示，中間神經元是掌管腦中抑制性神經傳導的細胞，與腦波的形成息息相關，而腦波其實就是來自於神經細胞突觸的電位變化，要有一定數目的細胞共振才能由頭皮紀錄到腦波。有趣的是，就算這群細胞沒有達到產生動作電位的門檻，依然可以從顯微鏡下觀察到他們「揪團」活動的現象。

未來，透過這項新技術，科學家也能直接在活體動物中觀測到神經細胞集體的運作，揭示腦神經複雜的協同工作方式。 

論文原文：https://www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273(24)00362-3

(報導/巫芝岳)