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消息 自闭症研究的最新发展。
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传感器帮助科学家实时对小鼠的血清素活性

经过/ 2021年2月5日

一种新的工程蛋白质,可在血清素的存在根据一项新的研究,这使得研究人员能够追踪神经递质在活老鼠大脑中的水平和位置。专家说,这种“血清素传感器”可以帮助阐明血清素在自闭症中的作用。

血清素有助于调节情绪,循环和消化等功能。有些人有自闭症血清素水平升高在他们的血液中。其他证据链接血清素到社会行为在老鼠中。

“血清素对基础研究和人类健康都非常重要。在很长一段时间里,衡量它的方法都非常间接,”联合首席研究员说loren looger., 一种Hhmi Janelia研究校园Howard Hughes医学研究所调查员。“只有这样的传感器只能在体内遵循它,这是至关重要的。”

与测量血清素的其他工具不同,传感器还可以随着时间的推移显示血清素活动的变化,使其成为自闭症研究的令人兴奋的工具,说Jeremy Veenstra-Vanderweele是,哥伦比亚大学精神病学教授,没有参与该研究。

“这个工具将使血清素释放和复杂行为之间的关系可以理解,包括与自闭症相关的不同遗传小鼠模型,”他说。“我想这个工具将相当广泛地使用。”

联合主导的研究人员表示,对工具的广泛传播可以帮助神经科学家随着时间的推移而解开血清素释放的动态林天加州大学戴维斯分校生物化学和分子医学副教授。

可编程蛋白质:

新传感器源自去年所述的一个检测不同的神经递质,乙酰胆碱。Looger和他的团队使用计算机算法重新设计传感器蛋白的乙酰胆碱结合部分,使其可以附着于血清素。

为了测试设计,团队使用挖空病毒将编码蛋白质的基因插入小鼠纹状体中。两周后,他们从纹状体看切片 - 血清素活性的枢纽 - 并看到蛋白质的绿色发光。在切片中电刺激神经元以释放血清素的发光增加,以及沐浴在血清素中的切片。

研究人员还将传递传感器的病毒注射到由5 -羟色胺调节的大脑区域——即杏仁核和前额叶皮层。这两个区域处理恐惧。研究小组训练老鼠将声音和光与脚上的轻微电击联系起来。动物神经元的光学记录显示,在播放声音和灯光时,血清素水平上升,然后在电击到来时急剧下降。

血清素蛋白

快乐的光芒:当它们的神经元释放情绪调节的血清素时,工程蛋白质在小鼠的大脑中亮起。

图片由伊丽莎白董事和春阳董和伊丽莎白联盟提供的伊丽莎白奖励和视频礼貌

在第三种测试中,它们将传感器注入小鼠中的同一两个脑区域,以及床核的斯特拉州末端,这参与了压力响应和社会行为。神经元群体的活录制在与不熟悉的鼠标的社交互动期间,在所有三个脑区释放出血清素释放。在相互作用前六周前六周的动物 - 已知易于应激的活性 - 均在前额叶皮质中显示出更高的血清素尖峰。

该传感器还揭示了动物大脑中的血清素水平,在血清素神经元的电气记录中发光:当动物醒来时,血清素活性升起,因为它们通过睡眠的某些阶段转换时滴水。

这本书12月出版细胞

翻译价值

Veenstra-Vanderweele说,血清酮传感器可以在先前观察到的自闭症中的鼠标模型中的行为的新见解。

例如,对于喜欢社交刺激而不喜欢独处的老鼠来说,它们必须释放核心核心尿嘧啶根据2018年的一项研究,这是一个涉及处理社会奖励的大脑区域。在自闭症小鼠模型中,人为地增加这个大脑区域的血清素水平可以恢复社会行为。

韦斯斯特拉 - 维德尔德说,血清仁传感器可以为研究人员提供“看看塑造献身的实际释放模式的机会”。“

大多数动物的大脑以类似的方式使用5 -羟色胺,因此该工具也可能阐明神经递质在自闭症患者中的作用,并有助于为更有效的治疗铺平道路。

“在大脑中检测血清素的能力是翻译神经科学的一个真正有用的工具,”Güldölen.,马里兰州巴尔的摩约翰霍普金斯大学的神经科学副教授,没有参与工作。“血清素是一种进化的古代神经递质,这涉及在各种各样的物种中编码社会行为,这有可能被瞄准治疗自闭症中的社会障碍。”

Looger说,目前,传感器对血清素的微小爆发还不敏感。他的团队计划继续提高它的灵敏度。