全新蛋白質感測器問世：即時捕捉大腦的「輸入」訊號

來自艾倫研究所（Allen Institute）與霍華德·休斯醫學研究所（HHMI）珍利亞研究園區（Janelia Research Campus）的研究人員，成功開發出一種專門的蛋白質，能夠即時記錄來自神經元的化學輸入訊號。這項突破為深入研究大腦活動帶來了重大進展。這種名為 iGluSnFR4 的分子指標，專門設計用於精確捕捉麩胺酸（Glutamate）的釋放，麩胺酸是中樞神經系統中最主要的興奮性神經傳導物質。這項研究成果已在《自然方法》（Nature Methods）期刊上發表，並有賴於 GENIE 專案團隊的共同努力。

這種新型感測器的核心特點在於其無與倫比的靈敏度，使其能夠精確偵測到單一突觸囊泡釋放的麩胺酸量，換句話說，它能記錄到神經傳導物質分子釋放的最小單位。這項工作的首席作者包括艾倫研究所的高級研究員 Kaspar Podgorski 博士，以及珍利亞研究園區的 Jeremy Hasseman 博士。Podgorski 博士指出，過去科學家只能追蹤神經元發出的電脈衝，這極大地限制了我們對大腦內部運作的理解。而 iGluSnFR4 的問世，則打破了這一瓶頸，使我們能直接監測神經元如何接收資訊，這對於解碼形成記憶和認知功能的輸入模式至關重要。

iGluSnFR4 感測器提供了兩種不同的版本以適應不同的研究需求：iGluSnFR4f 具有快速失活特性，適用於追蹤快速的突觸動態；而 iGluSnFR4s 則具備緩慢失活的特性，更適合用於記錄大範圍突觸群體的活動。在開發過程中，研究團隊仔細分析了超過上千種不同的變體，並利用雙光子顯微鏡技術，在包括小鼠視覺皮層在內的多個腦區進行了嚴格的測試與驗證。

這項科學上的里程碑為神經退化性疾病和精神疾病的研究開啟了新的大門。麩胺酸訊號傳導的異常，已被證實與阿茲海默症、思覺失調症、自閉症和癲癇等病症息息相關。透過更精確地追蹤這些訊號，將有助於加速探究疾病的根本原因，並加速開發新的治療方法。此外，這項工具還能讓製藥公司即時檢視實驗性藥物對突觸活性的影響。秉持著開放科學的精神，研究團隊已透過非營利組織 Addgene 將 iGluSnFR4 感測器提供給全球研究社群，從而加速其在尖端技術，例如神經像素電生理學（Neuropixels electrophysiology）中的應用與整合。