蓝光通过非侵入性方法触发小鼠的记忆和强烈恐惧

韩国基础科学研究所 (IBS) 认知与社会中心的研究人员设计了一种改进的生物工具，可通过蓝光控制大脑中的钙 (Ca 2 + ) 水平。发表在Nature Communications上的这种光遗传学结构，称为 monster-OptoSTIM1 或简称 monSTIM1，无需在大脑中植入光纤，就能改变小鼠的恐惧学习行为。

大脑利用 Ca 2 +信号调节多种功能，包括记忆、情绪和运动。一些证据表明某些脑细胞中异常调节的 Ca 2 +水平与神经退行性疾病之间存在相关性，但细节仍然不清楚。为了了解 Ca 2 +信号的确切作用，IBS 团队正在研究 Ca 2 +特异性调节剂，它们可以在指定时间在大脑的不同部位触发。

光遗传学使用光来控制小鼠大脑中的Ca 2+信号。由于大脑被毛发、皮肤和颅骨包围，阻止光线到达深层组织，因此在大脑中插入光纤曾经是光遗传学的常态。然而，这些植入物会引起炎症、神经元形态变化和神经回路断开。在这项研究中，研究小组改进了他们的光遗传学工具，使其可以与外部蓝光源一起工作，蓝光从老鼠笼的天花板上照射下来，而且不需要大脑植入物。

MonSTIM1 由响应蓝光的部分 (CRY2)和激活钙通道的另一部分 (STIM1) 组成。与之前开发的光遗传学技术相比，研究人员能够将 CRY2 的光敏性提高约55 倍，并且还避免了基础 Ca 2 +水平的增加。monSTIM1 构建体通过病毒注入小鼠大脑，并显示可激活皮层以及较深的海马体和丘脑区域中的Ca 2 +信号。

研究小组观察了在前扣带皮层的兴奋性神经元中表达 monSTIM1 的小鼠的行为变化，前扣带皮层是一个在共情情绪中具有中心功能的大脑区域。激活了 monSTIM1 的小鼠在看到其他小鼠时会因恐惧而僵住，这些小鼠经历了轻微的足部电击。24 小时后，同样的老鼠想起了它并再次表现出增强的恐惧反应，表明 Ca 2 +信号对短期和长期的社交恐惧反应都有贡献。

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