自從科學(xué)家們開始研究大腦以來，經(jīng)常會被問到的一個(gè)問題就是他們所觀察到的生物學(xué)現(xiàn)象是否與特定的外在的行為有關(guān)。研究者們對神經(jīng)元的生物物理特性、分子機(jī)制以及細(xì)胞間相互作用等已經(jīng)有了深入的研究，但這些機(jī)制對于個(gè)體的行為究竟有哪些影響目前仍不清楚。

Kwon博士等人則通過對大腦整體進(jìn)行觀察找到了其中的奧秘，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在最近一期的《nature technology》雜志上。這項(xiàng)技術(shù)被稱為“Cal-light”是通過鈣離子以及光線調(diào)控基因的表達(dá)。這項(xiàng)技術(shù)能夠幫助研究者們高度特異性地觀察與調(diào)控神經(jīng)元的活性，并且有希望能夠使得研究者們鑒定出神經(jīng)元與行為之間的關(guān)系。

直到目前，研究者們?nèi)绻Ｍ麑?shí)時(shí)觀測神經(jīng)元活性的話需要依賴鈣成像技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)得益于活化后的神經(jīng)元會發(fā)生鈣離子的內(nèi)流現(xiàn)象。利用熒光染料標(biāo)記鈣離子，從而使得研究者們能夠觀察到神經(jīng)元的激活過程，但這種方法并不能對特異類群的神經(jīng)元進(jìn)行單獨(dú)標(biāo)記。

“Cal-light”技術(shù)是建立在傳統(tǒng)的鈣成像與最近興起的光遺傳學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上的。它能夠?qū)晒獾鞍椎谋磉_(dá)于神經(jīng)元的戶型以及光照聯(lián)系起來。僅僅當(dāng)神經(jīng)元受到光照刺激激活的時(shí)候，才會有熒光信號的產(chǎn)生，而當(dāng)研究者們關(guān)閉光線之后，神經(jīng)元將停止發(fā)光，從而大幅提高了信噪比以及實(shí)時(shí)特異性。一旦研究者們鑒定出一類參與了特定功能的神經(jīng)元之后，他們將能夠利用光遺傳學(xué)手段調(diào)控這些細(xì)胞的表達(dá)。這能夠幫助他們高度精細(xì)化地研究神經(jīng)元的功能，并且尋找神經(jīng)元與行為之間的因果關(guān)系。

為了證明這一技術(shù)有效，研究者們首先在細(xì)胞水平以及小鼠模型中進(jìn)行了驗(yàn)證。他們利用該技術(shù)對某一類神經(jīng)元進(jìn)行了標(biāo)記，并通過施加某種行為上的刺激，觀察該神經(jīng)元的活化情況。此外，通過光遺傳學(xué)的手段調(diào)控某些基因的表達(dá)，看能否阻斷小鼠上述行為的發(fā)生。

這一技術(shù)對于神經(jīng)元的標(biāo)記以及調(diào)控具有十分深遠(yuǎn)的意義，適用于解決許多復(fù)雜的神經(jīng)生物學(xué)問題。

原標(biāo)題：Nat Biotechnol：新技術(shù)幫助揭示行為背后的復(fù)雜神經(jīng)元激活機(jī)制