合成蛋白助力解析神经元对话

科技日报北京12月23日电 来自美国艾伦研究所和霍华德·休斯医学研究所的科研团队，利用蛋白质工程新技术，成功设计出一种名为iGluSnFR4的蛋白。iGluSnFR4能够在分子水平上指示谷氨酸的动态变化，使科学家可以实时追踪大脑神经元之间的交流。这项新进展，为揭示大脑内部的“交流密码”以及其复杂神经网络的工作机制提供了重要工具。相关论文近日发表在《自然·方法》杂志。

人类大脑由数十亿个神经元组成，这些神经元通过彼此分布的轴突发送电脉冲，完成信息沟通。电信号抵达轴突末端时，无法直接穿越相邻神经元之间的间隙（突触），此时会引发化学信号、即神经递质的释放。谷氨酸是最常见的一类神经递质，参与了人的学习、记忆和情绪等核心脑功能。当谷氨酸释放到突触空间后，会促使下一个神经元产生反应。

整个过程不如多米诺骨牌那样单一简单，而是高度复杂。每个神经元同时承接成千上万个其他神经元的信息输入，而只有特定组合与模式的输入被触发，才会让下游神经元进一步放电，这决定了信号能否继续传递。

此前的研究，多只能检测到神经元输出的电脉冲，也就是它输出了什么信息，但科学家难以精准“监听”神经元所接收到的外部信号。突触层面的输入信号尤为微弱且瞬息而过，传统方法难以捕捉。iGluSnFR4则能够高敏度侦测神经元之间由谷氨酸介导的最细微信号变化，让研究人员首次有机会直接观察神经元“接收”信息的过程，为理解记忆、学习和情绪背后的复杂电活动链条带来了全新视角。

另外，医学研究已发现，异常的谷氨酸信号与阿尔茨海默病、精神分裂症、自闭症及癫痫等多种脑部疾病密切相关。借助iGluSnFR4，科学家能够细致地解析突触层次上的生理活动，为深入探查这些疾病的病因与机制提供更为精准的手段。