【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)腦組織中的抑制性神經(jīng)信號(hào)，有望推進(jìn)阿爾茲海默癥和癲癇癥等神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病機(jī)理的研究及診療方案的確立。中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所研究員白碩團(tuán)隊(duì)聯(lián)合首都師范大學(xué)、北京大學(xué)、北京腦科學(xué)與類腦研究所等的科研人員，開發(fā)出新型液/液界面超微離電器件(L/L UIs)，在阿爾茨海默模型小鼠和癲癇模型大鼠腦內(nèi)等活體上，對(duì)非電化學(xué)活性的氯離子(Cl-)實(shí)現(xiàn)了高靈敏、抗干擾、可逆、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)追蹤，初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)抑制性神經(jīng)信號(hào)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。這一成果為在腦組織內(nèi)實(shí)現(xiàn)非電化學(xué)活性物質(zhì)的追蹤以及抑制性神經(jīng)信號(hào)監(jiān)測(cè)提供了新思路。12月4日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)上。
 

　　抑制性神經(jīng)信號(hào)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)對(duì)于探討大腦平衡機(jī)制具有重要意義，有望揭示神經(jīng)抑制在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)、神經(jīng)退行性疾病中的作用。由于抑制性神經(jīng)信號(hào)較弱、復(fù)雜且與興奮性信號(hào)交織在一起，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)抑制性神經(jīng)信號(hào)是重要的技術(shù)挑戰(zhàn)。神經(jīng)抑制信號(hào)監(jiān)測(cè)可以通過(guò)追蹤參與神經(jīng)抑制過(guò)程的Cl-等關(guān)鍵物質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而Cl-在生理環(huán)境下為非電化學(xué)活性物質(zhì)，較難發(fā)生基于電子轉(zhuǎn)移的氧化還原反應(yīng)，因此難以在生理環(huán)境下對(duì)其實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，限制了抑制性神經(jīng)信號(hào)監(jiān)測(cè)。
 

　　以電子為信號(hào)載體的傳統(tǒng)電子器件僅能發(fā)生固/液界面上的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)。而離電器件以離子作為信號(hào)載體，與組織之間形成的液/液界面上能夠發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，并能夠發(fā)生離子轉(zhuǎn)移。該研究在腦組織中構(gòu)筑超微液/液界面，將設(shè)計(jì)的可識(shí)別Cl-的雙硫脲離子載體修飾在界面處，并將填充有機(jī)凝膠的超微玻璃電極尖端植入，構(gòu)筑出用于生理環(huán)境下監(jiān)測(cè)Cl-的超微液/液界面離電器件。研究在生理環(huán)境下對(duì)非電化學(xué)活性的Cl-實(shí)現(xiàn)了高靈敏、抗干擾、可逆、實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)追蹤。進(jìn)一步，研究將L/L UIs精準(zhǔn)植入到阿爾茨海默模型小鼠和癲癇模型大鼠的海馬體、紋狀體及皮層等特定腦區(qū)中，剖析不同腦區(qū)之間Cl-濃度的差異。通過(guò)在阿爾茨海默模型小鼠的活體腦內(nèi)動(dòng)態(tài)追蹤C(jī)l-，L/L UIs證明了在神經(jīng)抑制過(guò)程中發(fā)揮重要作用的鉀-氯-共轉(zhuǎn)運(yùn)體2對(duì)腦內(nèi)的Cl-濃度具有調(diào)控作用。
 

　　動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)神經(jīng)性和抑制性信號(hào)有望揭示神經(jīng)活動(dòng)的調(diào)控機(jī)制，為神經(jīng)疾病的早期診斷、個(gè)性化治療及腦機(jī)接口技術(shù)提供關(guān)鍵依據(jù)。
 

　　研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、北京市自然科學(xué)基金等的支持。
 

L/L UIs用于嚙齒動(dòng)物活體腦內(nèi)氯離子的動(dòng)態(tài)追蹤