新方法能够对皮层深处单个细胞的快速大脑活动进行长期成像

当您阅读这些文字时，您大脑的某些区域会显示出一连串毫秒级的电活动。可视化和测量这种电活动对于理解大脑如何使我们能够看到、移动、表现或阅读这些词至关重要。然而，技术限制正在延迟神经科学家实现他们提高对大脑如何工作的理解的目标。

贝勒医学院和合作机构的科学家们在《细胞》杂志上报告了一种新的传感器，它可以让神经科学家在不丢失信号的情况下对大脑活动进行成像，并且比以前更长时间和更深入地进入大脑。这项工作为新发现大脑如何在清醒、活跃的动物中发挥作用铺平了道路，无论是健康的动物还是患有神经系统疾病的动物。

神经科学的圣杯

“不仅大脑的电活动非常快，它还涉及在大脑计算中具有不同作用的多种细胞类型，”通讯作者、贝勒大学神经科学助理教授和麦克奈尔学者弗朗索瓦·圣皮埃尔博士说。他还是莱斯大学电气和计算机科学的兼职助理教授。“弄清楚如何无创地观察进行活动的动物中特定细胞类型的单个神经元的毫秒级电活动一直是一项挑战。能够做到这一点一直是神经影像学的圣杯。”

现有技术可以测量大脑中的电活动。“例如，电极可以记录非常快的活动，但它们无法分辨出它们在听什么类型的细胞，”St-Pierre 说。

研究人员还使用荧光蛋白来响应与电活动相关的钙变化。可以使用 2 光子显微镜跟踪荧光的这些变化。“这种传感器非常适合确定哪些神经元处于活动状态，哪些没有。但是，它们非常慢。它们间接测量电压变化，从而丢失了很多关键信号。”

St-Pierre 和他的同事的目标是结合这些方法中的精华——开发一种传感器，该传感器可以监测特定细胞类型的活动，同时捕捉快速的大脑信号。“我们通过称为基因编码电压指示器或 GEVI的新一代工程荧光蛋白实现了这一目标，”St-Pierre 说。

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