不用手术就能开关大脑回路

在我们大脑的迷宫中，神经信号行驶是各种途径。这些途径可以在患有神经和精神病疾病和疾病的患者身上开始，例如癫痫，帕金森和强迫症。研究人员已经开发出新的治疗策略，以更精确地瞄准这些条件的神经途径，但它们通常需要手术。

CALTECH的化学工程助理教授Mikhail Shapiro实验室的最新发现现在正在展示科学家和医生在未来选择性地转向神经电路on和关闭 - 无需手术。新的研究，7月9日在线版自然生物医学工程，展示了方法 - 涉及三重疗法的方法：超声波，基因治疗和合成药物 - 可用于特异性地改变小鼠中的记忆形成。

“通过使用声波同时也是施林格学者和传统医学研究所研究员的夏皮罗说:“我们第一次可以无创地控制特定的大脑区域和细胞类型，以及神经元何时打开或关闭的时间。”bob88体育平台登录这项工作对动物的基础研究以及未来神经和精神疾病的治疗都有意义。

虽然微调神经回路的想法并不新鲜——例如，在一个名为光遗传学的新兴领域，光通过植入光纤来控制大脑区域——夏皮罗方法的新颖之处在于声波。夏皮罗的实验室曾利用声波成像并控制体内工程细胞的功能。

在这项新的研究中，声波和小气泡一起被注射到血液中，以暂时打开血液血脑屏障- 保护层，可防止血液中的物质，特别是那些可能有害的物质，从​​进入大脑。

“当泡沫受到冲击超声波这项新研究的主要作者、夏皮罗实验室的博士后学者泽西·绍布洛夫斯基(Jerzy Szablowski)说。

暂时打开血脑屏障是控制神经回路的三管齐下新策略的第一步。随着超声定位区域的血脑屏障打开，该团队就可以使用基因治疗．病毒被送入血液中，它通过血脑屏障，然后提供遗传指示到所需的细胞。这些遗传指示蛋白质代码被称为化学受体，这些蛋白质被设计为响应某种实验室制造的药物。

这个过程的最后一步是给药，打开或关闭特定的神经元。

在新的研究中，研究人员通过靶向小鼠中的记忆形成神经元来证明了该技术，位于称为海马的大脑的一部分。当给予小鼠的化学药物时，这些神经元被关闭，结果，小鼠暂时无法形成新的存储器。

由于夏皮罗实验室的新技术结合了化学遗传学和超声波，该团队将其称为“声学靶向化学遗传学”，或简称ATAC。

“这是一种令人印象深刻的，创新的方法，这对许多神经科学家都有用，”北卡罗来纳大学的药理学教授在Chapel Hill，一些第一个化学蛋白的发明者没有参与研究。

“我们的方法是技术的组合，每种都以动物使用并正在进行进入诊所，”Shapiro说。“因为这一点，我们进一步在我们的发展过程中，如果我们从头开始，我们就会是我们的发展。”

研究人员表示，他们希望继续在动物身上用癫痫等疾病模型进行试验。目前，许多癫痫患者接受手术，切除他们大脑中被认为是引发癫痫发作的区域。有了ATAC方法，理论上可以暂时关闭特定的大脑区域，而不需要手术。

“这种方法是可逆的，”Szablowski说。“您可以管理一种药物来关闭感兴趣的神经细胞，但随着时间的推移，这些细胞将重新打开。您还可以执行药物给药，以确定您如何完全关闭该地区大脑．"

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