一个更快的船只，用于绘制大脑

普林斯顿大学的研究人员创造了过去十年的钙敏感蛋白质的“汤升”版本，使科学家们具有无与伦比的观点和对脑细胞通信的理解。

7月18日在杂志上报道自然通讯在美国，普林斯顿大学开发的增强蛋白对神经元活动的变化反应更快，而且可以根据不同的、更快的神经元活动速率进行定制。综上所述，这些特征将给科学家提供一个更精确和全面的视角神经元活动。

研究人员试图改善蛋白质的功能绿色荧光蛋白/钙调素蛋白(GCaMP)传感器，是各种天然蛋白质的混合物，是一种流行的传感器蛋白质形式，被称为基因编码钙指示物，或GECIs。一旦通过血液进入大脑，gcamp就会对参与细胞活动的各种钙离子产生反应，发出荧光绿色。科学家利用这种荧光来追踪神经信号贯穿整个大脑。

普林斯顿副教授和普林斯顿神经科学院普林斯顿副教授塞缪尔王表示，GCAMPS和其他GECIS对神经科学感到非常宝贝。科学家们使用传感器观察大脑信号实时，并深入研究以前模糊的神经网络，比如小脑。王说，GECIs对于奥巴马总统4月份宣布的BRAIN计划是必要的。这一估计耗资30亿美元的项目旨在绘制出地球上每个神经元的活动人脑传统的方法是无法做到的，比如附着在大脑表面的探针。他说:“用电极完成这个项目是不可能的，所以你必须用其他工具来完成，gecis就是这些工具。”

王教授说，尽管这些蛋白质很有价值，但它们在跟上大脑细胞快节奏、高电压方式方面仍然是有限的，多年来，各种研究小组都在试图解决这些限制。

“到目前为止，GCaMPs对神经科学做出了重大贡献，但是有一些限制，研究人员正在突破这些限制，”王说。

他说，gcamp的一个缺点是比神经元慢0.1秒左右，而神经元每秒可以发射数百次。Wang说，这些蛋白质在神经信号开始后被激活，当大脑细胞(从神经元的角度来说)长期转移到其他东西时，就标志着信号的结束。当前的第二个限制是GCaMPs只能绑定到4个钙离子一次。不能完全探索更高的细胞活动率，因为侏儒对钙的次数迅速填充。

王先生说，普林斯顿吉普姆斯更快地响应钙的变化，以便更加立即看到神经活动的变化。通过使传感器更敏感和脆弱 - 蛋白质粘合剂更快地携带钙，并且当移除钙时更容易达到发光，研究人员将现有牙龈的大约20毫秒的响应时间下降到大约10毫秒，王说。

研究人员还调整了某些GCAMP对不同类型的钙离子浓度敏感，这意味着可以更好地探索神经活动的高速率。“每个探头对一个范围或另一个探针敏感，但是当我们把它们放在一起时，他们会做一个漂亮的合唱团，”王说。

王说，研究人员还揭示了在钙浓度高时发生的“瓶颈”的位置，这呈现出现有传感器的第三限制。“现在我们知道那个瓶颈的地方，我们认为我们可以设计下一代蛋白质来绕过它，”王说。“我们认为如果我们打开这个瓶颈，我们可以获得一个响应一个毫秒的神经元信号的探针。”

王说，普林斯顿大学研究人员开发的这种更快的蛋白质可以与其他实验室的工作相结合，以改善GCaMP功能的其他领域。例如，霍华德·休斯医学研究所的一个研究小组报告自然7月17日，它开发了一种荧光荧光更亮的牙龈。对现有传感器的这种改进逐渐打开更多脑王先生表示，探索和理解，并补充说普林斯顿研究人员将很快将其传感器引入飞行和哺乳动物的大脑。

“在某种程度上，我们所做的就像拆开一个引擎，润滑零件，然后再把它组装起来。我们选取了当时最好的蛋白质并对其字母编码进行了修改蛋白质”,王说。“我们想要观看成千上万的神经元做它们自己的事情的交响乐，我们认为这种GCaMPs的变体将帮助我们比其他任何人做得更好。”

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