革命性技术改写视网膜细胞研究规则

　　

几十年来，科学家们希望理解视网膜的视觉输入，但不得不借助侵入性技术解剖视网膜来记录细胞活动。化学和化学生物系教授Charles Lieber和Beth Friedman团队开发了一款全新技术，使科学家们在清醒的动物体内长期追踪数十个细胞放电模式成为可能。文章发表在最新一期的《Science》，第一作者是Lieber实验室的博后研究员Guosong Hong。

该系统利用了Lieber实验室开发的超精细网状电子（ultraflexible mesh electronics）技术，它能在单个细胞水平非侵入性地注射和与组织相互作用，在长达数周时间里记录多种视网膜细胞活动。

在新研究中，Lieber和Hong不仅证明使用该系统追踪视网膜细胞可靠稳定，而且还揭示了跨多个昼夜节律循环的视网膜神经节细胞行为。

“我们正在做的工作是过去梦寐以求的一件事，”Lieber说。“自20世纪70年代以来，测量感觉输入的唯一方法是通过侵入性的外科手术摘取动物眼睛。这个重要的新工具或将改变人类对这一领域知识的拓展限制。”

注射网状物的超凡性能是监视视网膜神经节系统发育的关键。“这也是我们这项工作的独特之处之一，”他说。“因为这些网格（探针）是可注射的（injectable），所以我们能用它（非同轴植入）来完成刚性探针不能做的事情。正常来讲，使用探针时需要在一个轴上进行插入和拔出操作。Guosong和Tian-Ming Fu（文章共同一作）开发的非同轴技术用来追踪弯曲的视网膜恰到好处，这种网格可以展开，完整地覆盖在视网膜上……所以，你可以把它想象成一个人工接收层（artificial receptor layer）。”

组织样网状电子与视网膜在生物水平相互作用，记录特定细胞活性。数周后，研究人员在新工具的帮助下对细胞的昼夜节律循环有了新的认识。

“某些细胞在昼夜节律的不同时间的放电率发生了显著变化，”Hong说。“从第一天到第七天，我们总结出三种昼夜节律活性模式。例如，一些细胞在白天（早8点至晚8点）放电率增加，另外一些细胞正好相反，只在夜间增加放电率。”

未来，他计划与哈佛大学医学院神经病学教授和眼科学教授Zhigang He合作探索一种用于理解青光眼的模型。

谈到前景，Lieber说，新系统甚至可以用来研究发育过程中的任何事件，包括理解视网膜细胞放电模式如何传递给大脑。

原文检索：A method for single-neuron chronic recording from the retina in awake mice

（生物通：伍松）