日本國立自然科學研究院生理科學研究所和東北大學的研究小組在世界上首次利用光遺傳學技術成功地使猴子移動了手,這是一種用光控制神經細胞的技術。

 光遺傳學,其中一種被光激活的稱為通道視紫紅質的物質在特定的細胞群和神經通路中表達並受光照射控制,對闡明大腦功能做出了巨大貢獻,並已在大鼠和其他動物中進行了廣泛的研究.用於然而,在靈長類動物中成功的研究很少,並且僅報導了有限數量的研究,例如眼球運動。

 為了在靈長類動物中利用光遺傳學,研究人員首先研究了一種基因轉移方法,以在猴腦中有效表達視紫紅質通道蛋白。然後,我們尋找適合猴子的腺相關病毒載體,當我們將病毒載體施用到運動皮層中涉及手部運動的區域時,我們成功地在周圍神經元中表達了通道視紫紅質。

 在大腦皮層的運動區,當施加刺激時,根據刺激的位置,身體部位會發生​​不同的運動。研究人員用光照射表達通道視紫紅質的神經細胞,並觀察光刺激誘導的猴子運動。結果,光照射有效地激發了運動皮層中的神經元,我們成功地引起了可見的手部運動。他們還發現這種運動的強度與電刺激引起的運動強度相似。換句話說,證實了光刺激是一種與電刺激相媲美的有效刺激方法,長期以來一直被用來激活神經細胞。

 光遺傳學的優點是僅激活特定的神經細胞,而不是激活所有周圍細胞的電刺激。這項研究的結果將為光遺傳學在靈長類動物大腦研究中的應用打開大門,並有望在人類疾病的治療中得到應用。

論文信息:[自然通訊] 獼猴運動皮層的光遺傳學刺激引起的前肢運動

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