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      生物發(fā)光傳感器:讓腦細(xì)胞變成夜空中閃亮的星

      2016-11-30 10:02:53來源:硅谷密探 編輯:二不休 關(guān)鍵詞:傳感器物聯(lián)網(wǎng)智能控制閱讀量:35503

      導(dǎo)讀:生物發(fā)光傳感器其實是一種新型的研究手段,由美國范德堡大學(xué)的一組科學(xué)家通過對熒光素酶這種生物酶進行基因改造而發(fā)明出來。
        【中國智能制造網(wǎng) 新品速遞】生物發(fā)光傳感器其實是一種新型的研究手段,由美國范德堡大學(xué)的一組科學(xué)家通過對熒光素酶這種生物酶進行基因改造而發(fā)明出來。
        
        生物發(fā)光傳感器:讓腦細(xì)胞變成夜空中閃亮的星
        
        有一種新型的生物發(fā)光傳感器,可以讓單個的腦細(xì)胞像螢火蟲那樣,在黑暗中閃閃發(fā)光熠熠生輝。
        
        這其實是一種新型的研究手段,由美國范德堡大學(xué)的一組科學(xué)家通過對熒光素酶這種生物酶進行基因改造而發(fā)明出來。很多生物,比如螢火蟲,之所以會發(fā)光就是利用了這種酶。該研究成果已經(jīng)發(fā)表在10月27日的《自然通訊》期刊上。
        
        那么,這種研究方法可以用來做什么呢?答案是:追蹤大腦中大型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部互動情況。
        
        研究小組領(lǐng)頭人CarlJohnson教授說:“長期以來,神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)家依靠電訊號紀(jì)錄神經(jīng)元的活動。該方式雖然能起到很好的檢測效果,但卻只能用于少量神經(jīng)元。而我們的新方法可以使用光學(xué)技術(shù),同時記錄數(shù)百個神經(jīng)元的活動。”
        
        其實光學(xué)手段此前也并不罕見,“光學(xué)紀(jì)錄的方式一般使用熒光,這需要很強烈的外部光源。它帶來的副作用就是引起生物組織發(fā)熱并且直接一些生物進程,尤其是那些光敏感的活動。”
        
        Johnson教授和同事對“一種小型生物體,此前乏人關(guān)注的綠藻衣原體”的生物發(fā)光研究,讓他們意識到:如果他們把發(fā)光現(xiàn)象和光遺傳學(xué)相結(jié)合,就可以創(chuàng)造一種新的生物手段,通過光來控制活體組織中的細(xì)胞,尤其是神經(jīng)元細(xì)胞——這將成為研究大腦活動的強有力新型武器。
        
        具體如何使用這種方法呢?教授把發(fā)光感應(yīng)器附在一種病毒上,該病毒可以感染神經(jīng)元,這樣感應(yīng)器就進入了神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)部。聽起來還蠻嚇人的對不對?
        
        然后研究人員選擇鈣離子作為神經(jīng)元活動的信號標(biāo)志。首先,感應(yīng)器一旦遇到鈣離子就會發(fā)光;其次,鈣離子參與神經(jīng)元的活化過程——神經(jīng)元外的周圍環(huán)境中鈣含量往往較高,但是細(xì)胞內(nèi)部含量很低,但是在神經(jīng)元受到來自“鄰居(另一個神經(jīng)元)”的刺激時,鈣含量會短暫達(dá)到尖峰水平。
        
        接著教授他們測試了該方法對大規(guī)模神經(jīng)元們效果如何。他們把感應(yīng)器插入老鼠海馬體的大腦切片(含有數(shù)千個神經(jīng)元)中,然后加入調(diào)高濃度的鉀離子,這導(dǎo)致細(xì)胞的離子通道打開,并且鈣離子含量也會產(chǎn)生變化。然后他們發(fā)現(xiàn)傳感器通過增亮和變暗來響應(yīng)鈣濃度的變化——這證明感應(yīng)器對一群神經(jīng)元能同樣起到檢測作用。
        
       ?。ㄔ瓨?biāo)題:神奇的傳感器:讓腦細(xì)胞像螢火蟲一樣發(fā)光)
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