光遺傳學領域先鋒Nature發表新成果

　　近日來自斯坦福大學的研究人員分離出了一些神經元，證實它們專門負責決定是否值得提供能量付諸努力來完成某項任務。這一研究發現將有助于醫務專業人員更好地應對抑郁癥和其他腦相關疾病。研究論文發表在11月18日的《自然》(Nature)雜志上。

　　許多精神病學專家認為一個人的“行動意愿”來源于前額葉皮質，“大腦的這一最前端部分幫助計劃和協調行動。”隨后行為意愿在整個大腦傳播，從一個神經元傳遞至另一個神經元，直至到達負責直接控制期望行動或反應的神經。

　　然而，專家們并不知道大腦中哪條神經通路負責決定身體是否應該行動，或決定對于某一挑戰性的形勢是否值得付諸努力做出某個特定的反應或行動。而這正是斯坦福生物工程學、精神病學和行為科學教授Karl Deisseroth和同事們所著手研究的。

　　“它極具挑戰性，因為我們對于控制這種行為模式選擇的神經回路沒有一個基本的認識。我們不知道當這些行為變得不正常之時大腦做錯了什么，甚至也不知道當事情正確運作之時大腦應該在做什么。這是我們在這一領域面對的一個秘密，” Deisseroth在一份聲明中說。

　　“為了分離出于抑郁癥相關的這些信號通路。Deisseroth的研究小組需要在嚙齒動物中刺激特異的腦細胞，觀察它們的行為變化，”該所大學的研究人員說。他們利用了一種稱為光遺傳學(optogenetics)的方法。Deisseroth博士是光遺傳學技術的發明人，他于2005年首次開發了這一技術，通過整合光學和遺傳學控制活體組織細胞中發生的特定事件。

　　利用來自綠藻的光敏感通道(channelrhodopsin)基因，Deisseroth能夠構建出對光做出反應的神經元。利用這種光，他開發出了一種技術通過向大腦的不同部位發送脈沖使得他能夠實質上激活或是失活某些神經元，隨后研究對于受試者行為的影響。

　　在最新的研究中，斯坦福大學研究組試圖刺激嚙齒動物的前額葉皮質，卻發現當完成一項實驗室挑戰時這樣做不能實際激勵小鼠做出比平常更多得努力。他們采用光遺傳學方法逆向作用研究，開始是在腦干，由此發現了監督努力和動機的特異信號通路。

　　研究人員首先將他們的光敏蛋白導入前額葉皮質的細胞中，隨后光敏感性向樹枝一樣通過所有的輸出連接擴散，最終傳到腦干，使得這一區域也對光敏感。

　　隨后，被認為是控制了動機行為的腦干新光敏區域被照亮，Deisseroth和博士后學者Melissa Warden觀察到了向腦干發送連接的前額葉皮質上的一個神經亞群被激活時的行為效應。他們不僅看到了哪些細胞有可能與動機有關，還知道了動機從一個大腦區域向另一個移動的途徑。

　　這一研究成果為何極其重要?研究人員表示因為這一信號負責引發大腦動機，刺激行動，其發生故障是抑郁癥和其他嚴重的精神疾病的原因之一。

　　這些研究發現是Deisseroth和研究團隊利用光遺傳學在受試動物中模擬人類行為拼湊的一個大謎題的一部分。這項工作幫助臨床醫生和研究人員更好地了解了患者大腦中發生的事件。