Исследователи из Центра познания и социальности, в рамках Института фундаментальной науки (ИБС) в Южной Корее разработали усовершенствованный биологический инструмент, который контролирует содержание кальция (Са2+) уровнях в головном мозге с помощью синего света. Опубликовано в природа связи, это оптогенетики конструкт, называемый монстр-OptoSTIM1 или monSTIM1 для коротких, вызывает изменение у мышей страх изучении поведения без необходимости оптического волокна имплантов в мозг.
Мозг использует Са2+ сигнализации для регулирования различных функций, включая память, эмоции и движение. Несколько исследований доказывают взаимосвязь между аномально регулируемых уровней Са2+ в некоторых клетках головного мозга и нейродегенеративных заболеваний, но детали все еще остаются неясными. Для понимания точной роли Са2+ сигнализации, группа компаний IBS является изучение Са2+-специфического модуляторы, которые могут быть вызваны в различных частях мозга в назначенное время.
Оптогенетика использует свет для того чтобы контролировать Са2+ сигнализации в мозге мыши. Поскольку мозг окружен волос, кожи и черепа, который предотвращает попадание света на глубокие ткани, оптического волокна вносимой в мозг привык быть нормой в оптогенетике. Однако эти имплантаты могут вызвать воспаление, морфологические изменения нейронов и отключения нейронных цепей. В этом исследовании, исследователи улучшили свои инструментом оптогенетики, так что он работает с внешним источником синего света, сиял с потолка клетки мыши, и без мозговых имплантатов.
MonSTIM1 состоит из части (CRY2), который реагирует на синий свет, а другая часть (STIM1), что активизирует кальциевые каналы. По сравнению с ранее разработанными методами оптогенетики, исследователям удалось увеличить световой чувствительности CRY2 примерно в 55 раз, а также избежать повышения базального уровня Са2+. В monSTIM1 построить впрыскивали в мозг мыши через вирус, и было показано, чтобы активировать Са2+ сигналов в коре, а также в более глубоких гиппокампа и таламуса регионов.
Команда наблюдаются поведенческие изменения в мышах с monSTIM1 выражается в возбуждающих нейронов в коре передней части поясной извилины, области мозга, которая играет ведущую роль в эмпатической эмоции. Мышей с активированным monSTIM1 замерла от страха, глядя на других мышей, которые испытали мягкий ножной электрический шок. Двадцать четыре часа спустя тем же мышей вспомнил об этом и снова показал повышенную боязнь ответа, указывая, что Са2+ сигнализации способствовали как краткосрочные, так и долгосрочные социальные реакции страха.
«MonSTIM1 может быть применен к широкому диапазону мозга кальций исследований мозга и когнитивных исследований, ведь оно позволяет легко внутриклеточных кальциевых сигналов без повреждения мозга», — говорит Вон Ли Хо (профессор KAIST), ведущий автор данного исследования.
История Источник:
Материалы предоставлены Институтом фундаментальной науки. Примечание: материалы могут быть отредактированы для стиля и длины.