http://sa.ylib.com/read/readshow.asp?FDocNo=1300&CL=4 巧妙结合工学和遗传学，神经科学家可以前所未有的准确度，描绘、甚至控制脑内的神经 线路。 撰文╱麦森伯克（Gero Miesenboeck） 翻译／涂可欣 重点提要 ■神经科学家研究脑细胞功能的传统方法，是刺激细胞然後以电极纪录它们的活性，但这 种间接的方法很难用来分析特定神经元。 ■遗传工程和光学结合而成的光学遗传学，可以观察并控制一群神经元，让研究人员能够 详查个别的神经线路，革新脑功能的研究。 1937年，英国牛津大学伟大的神经科学家薛林顿（Sir Charles Scott Sherrington）对 脑的运作提出了一段经典的描述。他想像脑内有些光点象徵着神经细胞的活性和细胞间的 联系，人在熟睡时，整个脑部只有几处零星散落的光点闪烁，看起来宛如星空；但清醒时 ，那画面如同「银河跳起了某种宇宙之舞，脑部立刻变成魔法织布机，百万条闪亮的光束 来回穿梭，编织着若隐若现的图案，这些图案有意义却无法持久，是一些不断和谐地转变 着的小图案。」 薛林顿可能不知道，他诗意的比喻隐藏了一个重要的科学观念：我们可以透过光来揭露脑 部的运作。神经元之间如何互相合作进而产生思想和行为，一直是生物学最大的难题，主 要就是因为科学家无法看到完整的神经线路运作。神经学的标准研究方法是利用电极去探 测一、两个神经元的活动，这只能揭露巨大拼图的一角，我们还缺少太多拼图片去拼凑出 完整的面貌，如果我们能看见神经元间的沟通与联系，或许就能够推想脑部线路的排列和 功能。这个诱人的想法鼓舞着神经科学家去尝试落实薛林顿的先见。 他们的努力创造了一门新兴领域：光学遗传学（optogenetics），结合遗传工程学和光学 来研究特定细胞类型。研究人员已经成功揭示各种神经元群的功能，甚至只要打开光源， 就可以遥控神经元，这些进展让人对光学遗传学寄予厚望，或许有朝一日，它能协助神经 科学家看清楚脑部的线路，甚至帮助医生治疗特定疾病。 感应神经元电压的染料 1970年代起，科学家开始认真希望实现薛林顿的想像。神经系统和电脑一样，都是透过电 来运作；神经元以电讯号，或称动作电位（action potential）来传递资讯，这些电脉冲 （电压低於AA电池的1/10）会诱导神经细胞释放神经传递物，能够活化或抑制线路中相连 的细胞。为了看见这些电讯号，美国耶鲁大学的柯恩（Lawrence B. Cohen）测试了各式 各样的萤光染料，看它们是否会随着电压的增减而变换颜色或亮度，结果他发现有些染料 确实具有感测电压的光学特性，将这些染料染神经元後，就可在显微镜下观察细胞的活动 。 此外，有些染料能感测特定离子的流动，同样也可显示神经细胞的活动。当神经元产生动 作电位时，细胞膜上的通道会打开，让钙离子流入细胞，涌入的钙离子会刺激神经传递物 的释放。现任教於美国加州大学圣地牙哥分校的钱永健，在1980年开始合成可随钙离子浓 度变化而增减亮度的萤光染料，这些光学标记果然不同凡响，为科学开启了一扇新的窗子 ，让我们能窥见单一神经元和小型神经网络的资讯处理。 【欲阅读更丰富内容，请参阅科学人2008年第82期12月号】 -- 满纸荒唐言 一把辛酸泪 都云作者痴 谁解其中味 说到心酸处 荒唐越可悲 由来同一梦 休笑世人痴 ※ 编辑: ksfish09 来自: 124.8.134.50 (12/06 11:52)