神经科学家开发出一种名为 iGluSnFR 的改良蛋白质，它能够实时检测神经元之间传递的化学信号——谷氨酸。这项技术解决了长期以来只能观测神经元“输出”信号，却难以捕捉其“输入”信号的难题。通过提供一个更完整的视角来观察大脑内部的信息流动，该技术为理解和治疗与谷氨酸信号异常相关的疾病（如阿尔茨海默病和精神分裂症）开辟了新的道路。
neuroscience研究中的缺失环节
理解大脑运作的一大挑战是实时观察其活动。长期以来，研究人员可以利用电生理学等技术来观测神经元发出的“输出”信号，但对于传入的“输入”信号，由于其速度太快、信号太微弱，一直难以捕捉。这就像能听到一个人在说话，却不知道他听到了什么信息。
“我们发明了一种测量信息如何从不同来源进入神经元的方法，这一直是神经科学研究中缺失的关键一环。” — 研究主要作者 Kaspar Podgorski
一种追踪输入信号的新方法
为了解决这个问题，一个国际研究团队对一种名为 iGluSnFR 的蛋白质进行了改造。
- 目标信使： 大脑中用于学习、记忆和情感的最常见化学信使是 谷氨酸。
- 技术核心： iGluSnFR 蛋白质就像一个追踪器，专门用于检测谷氨酸的活动。
- 关键突破： 经过对70种变体的测试，研究人员发现了两种足够灵敏的变体，即使是最微弱的输入信号也能被它们检测到。
验证与应用前景
这项新技术在小鼠大脑的多个关键区域得到了验证，包括新皮层、海马体和中脑等，证明了其广泛的适用性。结合现有的输出信号监测技术，研究人员现在可以首次全面解读大脑中完整的信息处理流程。
这一科学进步对治疗多种与 谷氨酸信号传导中断 相关的疾病具有重要意义，例如：
- 阿尔茨海默病
- 精神分裂症
- 自闭症
通过可视化突触的活动，科学家可以更好地理解这些脑部疾病的根本机制，并为开发能够恢复正常突触功能的药物铺平道路。