JMT日本医疗——通过光照射和fMRI明确了猴脑网络-对灵长类动物的opt fMRI技术进步①

点击量：113   日期：2022-07-22 09:12    编辑：JMT日本医疗

研究成果要点

通过光照射，研究团队在通过 fMRI 控制特定神经细胞的活动时，成功地可视化了整个猴脑的活动。

当大脑皮层的运动皮层被光激活时，在小脑中观察到强烈的活动，证实了这两个部位之间存在很强的功能联系。

确认小脑具有身体的“地图”，通过激活大脑皮层运动区的手和腿运动所涉及的部分来接收大脑皮层运动区的信息。

概述

功能性磁共振成像（fMRI）作为一种同时测量整个大脑活动的方法被广泛使用。近年来，用光控制神经细胞活动的光遗传学与fMRI相结合。脑功能分析技术正被用于啮齿动物研究，为对颅神经网络的理解带来了新的进展。另一方面，这项技术对于猴子等与人类亲近的灵长类动物来说难度较大，近10年未见成功案例。此次，国立自然科学研究所国立生理科学研究所的Goda助理教授、Nanbu教授和Sadato教授的研究团队，将高效光遗传学与超高磁场7特斯拉MRI相结合，点亮大脑皮层运动场猴子。研究团队成功地可视化了整个大脑在被激活时的活动。

研究背景

功能性磁共振成像 (fMRI) 是一种可以同时测量整个大脑活动的技术，广泛用于检查人类和动物大脑的研究。另一方面，还开发了一种称为光遗传学的技术，该技术可以通过用特定的光照射来人为地控制神经细胞的活动。近年来，一种将fMRI与光遗传学相结合的新型大脑分析技术（opt fMRI）应用于小鼠和大鼠的研究，大脑中特定神经群的活动受光及其活动的控制已成为可能。阐明传输的大脑网络。与电刺激不同，光刺激不会产生电磁噪声，因此它是一种与使用高磁场的 fMRI 兼容的方法。有人尝试将这种技术应用于灵长类动物如猴子，它们的大脑与人类接近，但成功可能是由于大脑大、透明度低、感光细胞表达低。在技术上很难实现。

迄今为止，国立自然科学研究所国立生理科学研究所南部教授的研究团队一直致力于利用光遗传学进行研究，并在2020年研制出一种用于光遗传学的高效病毒载体​，开发出一种准确的将病毒载体注射到目标部位的方法，一种高效的光照射方法等，并以此激活猴子的大脑皮层运动区，用光诱导手部运动。（参见AMED新闻稿“成功操纵神经细胞与光动猴子的手”，2022 年 6 月 22 日）。

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