研究小脑过程的新工具

　　

                

小脑的过程与各种影响运动学习的疾病有关。使用波鸿研究小组开发的一种新工具可以更好地研究这些问题:一种与部分兴奋性受体结合的光激活蛋白。

这种光遗传学工具允许光激活小脑神经元中的信号通路，并观察其效果。例如，德国波鸿鲁尔大学Stefan Herlitze教授的研究小组的Ida Siveke博士领导的小组能够证明，信号通路涉及小脑控制的运动学习。研究人员在2022年12月16日的《iScience》杂志上报告了他们的发现。

大脑会适应

人脑最迷人的特性之一是它的可塑性。这意味着大脑会根据外部和内部条件调整其活动。神经元回路的功能以及行为、思想或感觉都可能因此而改变。例如，神经元可塑性可以由发育或与激素平衡有关的疾病变化引起，但也可以由药物或基因变化引起。为了研究这是如何受到个别神经细胞群或受体的影响，研究人员使用了光遗传学方法。这包括使用光激活蛋白来具体地可视化神经元信号或通过光控制细胞功能。

1型代谢性谷氨酸受体(简称1-mGluR1)在小脑神经元可塑性中起着重要作用。它的激活会导致神经细胞之间的某些连接，即所谓的突触发生变化。

一个工具可以帮助观察小脑

Ida Siveke和Tatjana Surdin报告说:“为了研究和调节小脑的可塑性，我们开发了一种光遗传学工具，允许我们通过光来调节mGluR1信号级联。”这种工具被称为OPN4-mGluR1，由一种光敏蛋白、黑视素或OPN4组成，它与mGluR1受体的一部分偶联，可以被引入各种细胞并在那里产生。

“这使我们能够以自然发生的方式激活信号通路。但现在通过光，”Tatjana Surdin解释道。激活导致神经细胞中钙浓度的增加和小脑某些细胞(浦肯野细胞)活性的增加。信号通路的激活降低了一个特定突触的功能，平行纤维浦肯野细胞突触，在很长一段时间内。

由小脑控制的运动学习也可以通过光激活得到改善。Ida Siveke说:“这意味着我们的OPN4-mGluR1工具为研究不同类型的小脑相关疾病开辟了新的可能性，例如脊髓小脑性共济失调，这是基于mGluR1信号传导和神经元可塑性的功能障碍。”