实时洞察大脑信号：艾伦研究所团队开发新型蛋白质传感器

来自艾伦研究所（Allen Institute）和霍华德·休斯医学研究所（HHMI）珍利亚研究园区（Janelia Research Campus）的科研人员，近日取得了一项突破性进展：他们成功研制出一种特异性蛋白质，能够实时捕捉神经元传入的化学信号。这项工作标志着对大脑活动研究迈出了坚实的一步。这种名为iGluSnFR4的分子谷氨酸指示剂，旨在精准监测中枢神经系统中主要的兴奋性神经递质——谷氨酸的释放情况。该研究成果已在《自然方法》（Nature Methods）期刊上发表，并得到了GENIE项目团队的鼎力支持。

这种新型传感器的核心优势在于其无与伦比的灵敏度。它能够精确到单个突触囊泡的水平来检测谷氨酸，意味着它可以记录到神经递质分子释放的最小“份量”。该研究的首席作者包括艾伦研究所的高级研究员Kaspar Podgorski博士和珍利亚研究园区的Jeremy Hellman博士。Podgorski博士指出，过去的研究人员只能追踪神经元发出的电脉冲，这极大地限制了我们对大脑内部运作机制的理解。iGluSnFR4的问世，打破了这一瓶颈，首次允许科学家直接监测神经元是如何接收信息的，这对于解码形成记忆和认知功能的输入模式至关重要。

iGluSnFR4传感器提供了两种不同的应用模式以适应不同的实验需求。其中，快速失活的iGluSnFR4f版本适用于追踪快速的突触动态变化；而慢速失活的iGluSnFR4s版本则更适合记录大群体突触的整体活动。为了开发出这一工具，研究团队对超过一千种不同的变体进行了筛选和分析。随后，他们利用双光子显微镜技术，在包括小鼠视觉皮层在内的多个脑区进行了严格的测试和验证。

这项科学上的飞跃为神经退行性疾病和精神疾病的研究开辟了全新的视野。谷氨酸信号传导的异常与阿尔茨海默病、精神分裂症、自闭症谱系障碍以及癫痫等多种病理状况密切相关。通过更精确地追踪这些信号，有望加速探寻疾病的根本原因，并加速治疗方法的开发。制药公司现在可以利用这一工具，实时检验实验性药物对突触活性的影响，可谓事半功倍。秉持开放科学的精神，研究人员已通过非营利性资源库Addgene向全球科研界免费提供iGluSnFR4，这将极大地促进其在神经像素电生理学等前沿技术中的快速应用和推广。