亚利桑那州TUCSON - 阿尔茨海默病和精神分裂症是一些最常见的脑部疾病，并且与含有一种蛋白质的细胞(称为小白蛋白)的问题有关。这些含有小白蛋白的细胞几乎占大脑细胞的十分之一，然而，关于小白蛋白细胞的作用相对较少。通过用激光刺激小鼠大脑，研究人员开始对他们的工作方式做出令人惊讶的发现。
位于美国圣路易斯华盛顿大学的Adam Q. Bauer博士实验室的研究人员发现，当含有小白蛋白的细胞受到刺激时，血容量和血流量会出现惊人的变化。他们使用的技术依赖于特殊繁殖的小鼠，其大脑可以用激光脉冲刺激。他们将在2019年4月14日至17日在美国亚利桑那州图森市举行的OSA生物光子学大会：生命科学会议上的光学会议上展示他们的发现。
大脑抑制细胞的主要类型之一，已发现表达小白蛋白的细胞负责保持大脑的无尽信号同步。由于适当的神经系统发育依赖于神经随着时间的推移而反复发射，因此已经发现进行这种神经交响乐是调节脑细胞之间连接的重要部分，这使得它们能够正常发育。
用光信号刺激大脑的技术，称为光遗传学，在我们对大脑如何运作的理解中产生了巨大的飞跃，包括我们的大脑如何处理恐惧和嗅觉，或者是什么导致我们对上瘾。
“光遗传学方便，创伤小，可重复，”Bauer集团研究人员之一Joonhyuk Lee表示。“而且它更直接。你不必将任何探针粘在鼠脑或任何东西上。”
首先，研究人员培育了一种在整个大脑中表达一种叫做通道视紫红质的特殊光敏蛋白的小鼠。Channelrhodopsin最初是在藻类中发现的，但科学家可以用它来挑选小鼠大脑的哪个部分开启。使用正确的彩色激光击中小鼠大脑的那个区域，您可以激活所需的神经回路。
为了比较，研究小组培育了具有通道视紫红质的小鼠与表达小白蛋白的神经元和具有通道视紫红质的小鼠的兴奋性表达Thy1的细胞。每组使用激光刺激小鼠大脑并比较结果。
当大多数神经元受到刺激时，李说，大脑为他们提供了更多的血液和氧气。这与兴奋性Thy 1细胞一起发生，但实验室关于血流量和体积的发现揭示了表达小白蛋白的细胞受到刺激时的相反反应。
“特定神经细胞群体中的活动如何与局部血流变化相结合，对于了解大脑如何调节其血液供应至关重要，”李说。
科学家得出结论，表达小白蛋白的细胞有一种方法可以拉回并微调它们被激活的区域的血液供应。
研究人员通过在大脑上发射一种称为激光散斑对比成像的独立激光系统来测量血液和氧气水平。当小鼠胡须被触摸时，李和他的同事们首先发现，小白蛋白细胞在兴奋时可以缩小附近可用的血液和氧气。然后该小组测量了大脑的不同区域，并发现小白蛋白细胞可以帮助将信息传递到大脑的远处角落，以改变其血流动力学或血流量。
“我们真的没想到表达小白蛋白的神经元的激活会导致局部血流量和体积的减少，”Lee说。“更重要的是，虽然这可能是间接原因，但我们在更远的大脑区域看到类似的血液动力学活动这一事实非常令人惊讶。”
最后，李说，他希望这些发现和技术将有助于更好地理解小球蛋白在神经血管耦合中的作用，并提供另一个关于它如何影响大脑发育或神经系统疾病形成的难题。
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