Public Release: 

一种非入侵式的用光遗传学操纵神经活动的方法

Near-infrared deep brain stimulation via upconversion nanoparticle–mediated optogenetics

American Association for the Advancement of Science

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IMAGE: 上图:近红外(NIR)光可穿透脑组织并通过纳米颗粒激活神经元。下图:非入侵式激活小鼠脑内奖励中心的神经元。 view more 

Credit: Dr. Shuo Chen and Dr. Thomas J. McHugh

一种非入侵式的用光遗传学操纵神经活动的方法:一种新的光遗传学技术可通过在头颅外照光(而非使用入侵式光纤)来刺激或抑制深部脑神经。这种技术已经在小鼠中进行了测试,它可能在某一天补充或扩充现有的深部脑刺激和治疗人类神经疾病的方法。近些年中,科学家们极大地受益于对改造神经元的研究,这些细胞可因应光照而被激活或受到抑制;这一领域被称作光遗传学,它对脑功能和疾病的基础机制提供了宝贵的线索。然而,用于激活或抑制神经元的蓝-绿光波长容易在脑内发生散射;这表明,需要用侵入式探头来输送这些光波,后者需伸入至非常接近需要操作的区域。Shuo Chen和同事在此研发了一种非入侵式的技术,该方法能将特别的纳米颗粒输送至所需脑区,本例所用的是掺有镧化物的转换纳米颗粒(UCNPs)。接着,在颅外照射近红外光,它更容易穿行通过脑组织。这些纳米颗粒会与红外光相互作用,将其改变成为刺激神经所需的蓝-绿光的波长。电子显微镜显示,当研究人员将UCNPs注射到小鼠脑内时,这些颗粒仍然局限在注射部位。据作者报告,在那些经过调教而会在某些场景中表现僵住行为的小鼠中,使用这种新的光遗传学技术足以中止小鼠的僵住行为。Neus Feliu等人在相关的《视角》中重点介绍了这一进展。

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