人工智能设计的血清素传感器可以帮助科学家研究睡眠和心理健康

血清素是一种神经化素，在大脑控制我们的思想和感受的方式中起着关键作用。例如，许多抗抑郁药设计用于改变在神经元之间发送的血清素信号。在一篇文章中细胞美国国立卫生研究院资助的研究人员描述了他们如何使用先进的基因工程技术将一种细菌蛋白转化为一种新的研究工具，这种工具可以帮助监测血清素的传递，比目前的方法更准确。主要在老鼠身上进行的临床前实验表明，该传感器可以在睡眠、恐惧和社交活动期间检测大脑血清素水平的细微而实时的变化，还可以测试新的精神活性药物的有效性。这项研究部分是由美国国立卫生研究院通过推进创新神经技术(大脑)的大脑研究项目资助的，该项目旨在彻底改变我们对健康和疾病条件下大脑的理解。

该研究由加州大学戴维斯大学医学院的主要调查员林田，博士博士实验室领导。目前的方法只能检测血清素信号传导的广泛变化。在这项研究中，研究人员将营养素 - 捕获的金星脱脂蛋白形状的细菌蛋白转化为高度敏感的传感器，当它捕获血清素时荧光地亮起。此前，科伦L. Looger Looger的实验室，博士，Howard Hughes Medical Institute Janelia Research Campus，Ashburn，Virginia，使用传统的基因工程技术转换细菌蛋白转化成神经递质乙酰胆碱的传感器。这种被称为OpuBC的蛋白质通常会吸收营养物质胆碱，而胆碱的形状与乙酰胆碱相似。在这项研究中，田实验室与Looger博士的团队和Viviana Gradinaru博士的实验室合作，加州理工学院，帕萨迪纳，加州，表明他们需要人工智能的额外帮助来完全重新设计OpuBC作为血清素捕捉器。

研究人员使用了机器学习算法来帮助计算机“思考”250,000个新设计。经过三轮测试后，科学家们在一起。初步实验表明，新传感器可靠地检测到大脑中不同水平的血清素，同时对其他神经递质或类似形状的药物对不同或没有反应。小鼠脑切片的实验表明，传感器响应突触通信点的神经元之间发送的血清素信号。同时，培养皿中细胞的实验表明，传感器可以有效地监测由药物引起的这些信号的变化，包括可卡因，MDMA（也称为雌激素）和几种常用的抗抑郁药。

最后，小鼠的实验表明，传感器可以帮助科学家在更多的自然条件下研究血清素神经递血。例如，当小鼠清醒时，研究人员目睹了血清素水平的预期增加，因为小鼠睡着了。当老鼠最终进入更深的人，他们也发现了更大的滴。睡眠状态。传统的血清素监测方法将错过这些变化。此外，科学家们在两次分开中看到血清酮水平不同脑恐惧电路当小鼠被铃声警告脚震动时。在一个电路中 - 中间前额叶皮质 - 钟触发血清素水平以快速升高，而另一个 - 在另一个 - 基底间amygdala--发射器爬到稍微较低的水平。本着大脑倡议的精神，研究人员计划使传感器随时可供其他科学家使用。他们希望它将帮助研究人员更好地了解关键作用5 -羟色胺在我们的日常生活和许多精神疾病中发挥作用。

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