照明实时大脑动力学荧光生物传感器的神经肽

神经肽在调节细胞发挥着根本性的作用在大脑和电路功能。这样一个信号molecule-orexin-regulates唤醒和清醒,和它的失败会导致持续的白天嗜睡(嗜睡症)。苏黎世大学的研究人员已经开发出一种促食素荧光生物传感器观察这个分子的“生活”住老鼠的大脑。

在大脑中,数十亿神经细胞一致行动协调基本和高级功能的有机体。他们使用一种特殊的语言来相互沟通:分子称为神经肽和神经递质。这样一种信号分子系统的一个例子是促食素。通常,它调节觉醒,觉醒,动机和食欲。缺陷在促食素的释放或传感神经肽,在人类和动物,称为嗜睡症的疾病。影响个人遭受压倒性的白天嗜睡,经常表现出cataplexic州,他们仍有意识,但无法控制身体的运动,导致瘫痪。

揭示了老鼠大脑的内部工作

托马索Patriarchi药理学和毒理学研究所的苏黎世大学(不会)和他的研究小组已经开发出一种基因编码的生物传感器的荧光性质使他们学习促食素行动和释放机制“活”和高分辨率活老鼠的大脑中。“这个之间的直接联系神经肽系统及其戏剧性的改变在人类大脑功能在嗜睡症,让我们更详细地研究促食素,“Patriarchi说。

名为“OxLight1”的新促食素生物传感器是基于一个特别设计的绿色荧光蛋白融入人类的促食素受体。“标志着受体荧光蛋白使它在显微镜下可见。当神经肽受体结合时,它使它照亮,”Patriarchi补充道。OxLight1因此实际上提供了一个实时展望促食素释放生活的动物,如老鼠。

健康的大脑功能的照明以前看不见的方面

“了解神经肽系统像促食素的行为保持健康的大脑功能,我们需要先观察这些神经肽所携带的信息,然后学习来解释,“Patriarchi说。到目前为止,这是几乎不可能由于缺少工具,可以提供高时空分辨率的读出。研究人员因此使用他们的新生物传感器之间的关系进行调查神经活动和神经肽释放生活的动物,最紧迫的和长期的问题之一,神经生理学,直到现在仍然难以捉摸。

他们表明,促食素的水平释放与神经元激活的频率和持续时间。“OxLight1允许我们的精致的灵敏度和速度跟踪与内源性促食素的释放等自然行为自发运行或急性压力,“Patriarchi说。因此,他们能够证明促食素的大脑信号可以在相对短暂的形式出现,或“阶段”的释放。

调查嗜睡症的神经疾病的机制

然后团队研究促食素在睡眠/唤醒转换动力学。通过结合光度法成像的促食素动力学和神经活动录音分数动物的睡眠状态,研究人员首次发现,促食素水平迅速下降发生在REM睡眠的老鼠。进一步的工作与同事从史犬di Tecnologia在意大利,在双光子显微镜专家,显示另一个迄今为止未知的过程:空间局部促食素波动发生在躯体感觉皮质从麻醉觉醒。后一种合作的框架内进行最近授予欧洲项目的深入。

“解密后促食素释放和健康的大脑神经活动,我们现在使用OxLight1调查脑猝睡症等疾病和成瘾的机制,“托马索·Patriarchi说。这项研究是第一个项目结果的托马索Patriarchi收到一封ERC格兰特在2020年开始。他的团队开发了现在的生物传感器用于调查大脑在世界各地的实验室。通过继续扩大neuro-technological工具箱研究者还旨在建立下一代药物开发的筛检化验。

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