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光遗传学技术 用光线给大脑重新"布线",以攻克多种神经疾病

The activity of neurons can be controlled using pulses of laser light delivered into the brain with an optical fibre

利用光纤向大脑传递激光脉冲,可以对神经元活动加以控制。

(Henning Dalhoff / Science Photo Library)

据日内瓦大学研究员克里斯蒂安·吕歇尔(Christian Lüscher)透露,某种有望对付毒瘾的尖端技术,也有可能有助于医治抑郁症和精神分裂症等神经病症。

通过光遗传学技术,吕歇尔领导的科研小组不但证明了可卡因对鼠脑的影响,还显示出上了瘾的动物可能被治愈,从而为严重吸毒者的治疗打开了一扇门。

如果近期发表在《自然》期刊上的研究结果能够促成从鼠脑到人脑的跳跃,那么按照吕歇尔的说法,从长远来看,光遗产学技术也可作为医治某些神经病症的工具。

瑞士资讯swissinfo.ch:人们普遍认为,一旦上了瘾,要戒掉是极其困难的事。你们的研究似乎为战胜这个问题提供了新的工具。

克里斯蒂安·吕歇尔:这证明了成瘾是种可治愈疾病的理论。某些其他脑疾的情况是,患者损失了神经元,而细胞死亡后是不可能复生的;但成瘾跟这些脑疾不同,实际“发生”的情况是,通过突触的适应性外部链接,即大脑的适应能力,对回路加以重塑。所以,若可卡因是在增强细胞间的联系,那么借着特殊的治疗方案,它的影响可被逆转,从而使传递恢复正常。我们的研究所显示的就是:突触传递的正常化也使行为变得正常。

瑞士资讯swissinfo.ch:你们用可卡因在老鼠身上作了实验。这些结果同样适用于其他药物吗?

克里斯蒂安·吕歇尔:我们从许多临床研究中了解到,吸食可卡因和海洛因的体验非常不一样,可实际上两者都形成了同一种疾病-成瘾,也就是无论有怎样的不良后果,都要强迫性地摄入这些物质。

近15年来神经科学已经证实,成瘾的核心部分是由中脑多巴胺外部链接增加引起的。这也就是说,在大脑的奖励系统中,这些药物集中起来提高了多巴胺含量,而它最终引发这种疾病。

多巴胺

大脑中的多巴胺是一种神经递质,即由神经元分泌、传递信号的化学物质。大脑内有好几种多巴胺系统,其中一种在奖励激励行为中起到主要作用。

大多数种类的奖励都会提高大脑中的多巴胺含量,一些麻醉药物也会增加神经活动中的多巴胺。大脑中其他多巴胺系统则参与运动控制,和对其他几种重要荷尔蒙分泌的控制。

数种神经疾病与多巴胺系统的失调有关,其中包括帕金森病、精神分裂症,以及注意缺陷障碍(ADHD)和多动腿综合征(RLS)。

信息框结尾

瑞士资讯swissinfo.ch:在逆转实验中,你们依靠光遗传学技术,这类似于向鼠脑中插入光纤。这种做法能应用于人类吗?

克里斯蒂安·吕歇尔:光遗传学技术依靠的是小鼠脑中某种蛋白质的表达(该蛋白质是从绿藻中提取出来的)。这要借助基因操纵来实现,我们对表达这种蛋白质的细胞种类加以控制,这叫作光敏感通道。第二步就要用到一根蓝色光纤,我们通过光纤发射激光,激光激活脑膜中的通道,我们从而能够控制神经元的活动。

这当中要求一系列的技术,包括使用病毒来传递不能立即应用于人类的基因。因此就有许多开放性的问题,例如这些病毒的安全性、基因表达的稳定性,及细胞种类的特殊性,这令我们不能使用同样的基因手法。因此,我预计未来十年内光遗传学技术还无法被应用于人类。

瑞士资讯swissinfo.ch:那么,有没有使用其他技术来应用发现结果的可能?

克里斯蒂安·吕歇尔:现在有一种有效的治疗方式,叫作脑深层刺激手术外部链接(DBS),可以刺激大脑内部,主要适应症为帕金森病。25年多来全世界已有10万多名患者接受了这种手术。我们可以想象,尽管脑深层刺激手术可能没有光遗传学技术那么精确,可我们还是能在动物模型里找到足以模拟其效果的刺激方法。我们可以开发受光遗传学启发的刺激手术,来作为治疗药物成瘾的一种理性方式。

瑞士资讯swissinfo.ch:除了成瘾外,光遗产学还能应用于其他类型的脑疾吗?

克里斯蒂安·吕歇尔:可能成瘾的那些标准也适用于某些脑疾,比如,没有神经元的死亡,或临床表现主要涉及外部行为。这可以是强迫症,也可以是抑郁症,甚至从某种程度上可以是精神分裂症。我们围绕成瘾所做的研究可能延伸到其他疾病,借助不同的动物模型,来勾画治疗这些病症的蓝图。


翻译:小雷, 瑞士资讯swissinfo.ch


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