感应神经元多巴胺

由Leila Haery

莱拉Haery

与大脑奖励电路相关的喜悦的感觉通常与多巴胺(DA),众所周知的奖励化学和神经递质相关联。除了DA的着名角色作为“快乐激素”,它也参与了加固学习,决策和电机控制。

我们对多巴胺的理解是什么?

DA由特定的多巴胺能神经元在称为真实性的NIGRA的脑区中产生,这是身体DA的主要来源。神经元经常以一定的频率发射,并且这种频率可以表示行为状态,例如,如果有人醒着,搅拌或睡着。虽然DA射击模式(或其释放频率)众所周知,但DA与靶神经元的直接效应更为神秘。因此,科学家们已经开发了几种方法来感知多巴胺。

测量多巴胺的方法

体内微透析法定量多巴胺体内MicrodiaLysis.

大脑中测量DA和其他神经递质的黄金标准方法在活的有机体内细胞外液微透析(Darvesh等,2011)。执行这项技术的探测器被半透膜包围,这是插入到地区的大脑DA需要定量(图1)。调查灌注液体,导致被动扩散DA在半透膜的细胞外液灌注的液体。然后探针收集灌注液进行定量。这种方法的优点是,通过外科手术将探针植入一个特定的大脑区域,可以在一个清醒的活体动物身上进行。虽然该方法功能强大,可以立即测量活体动物的行为,但该技术相对缓慢,不适合检测DA浓度的快速变化。为了解决这个问题,一些实验室的研究人员开发了基于荧光蛋白的DA传感器(图2)。

达灯1多巴胺传感器

在2018年,林天我们的实验室已经发展起来了dLight1,这是一种分子工具,可检测活体动物的DA并进行成像(Patriarchi等人。,2018)。如同谷氨酸传感器,新的dLight1传感器是一个单一的荧光蛋白传感器。该传感器由GFP变体和DA受体设计而成,当受体与DA结合时,GFP会发出荧光。传感器的两种变体dLight1.1和dLight1.2在低浓度(例如100 nm) DA时表现出高(亚微摩尔)DA亲和力和高幅度响应(荧光增加)。此外,它们表现出快速的动力学(10 ms on和100 ms off),使DA释放的单个峰能够检测。

实验中使用dLight1传感器

Tian实验室在大脑切片和自由行为的小鼠中使用dLight1来收集以下类型的数据:

  • 报告小鼠脑切片中多巴胺释放的时间历程和浓度
  • 自由运动小鼠运动过程中DA释放动力学的可视化
  • 记录活鼠光基因激活和抑制神经元的DA动态
  • 报告活体小鼠学习和奖赏消耗过程中DA信号的调节

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当多巴胺结合传感器时,绿色荧光蛋白增加了荧光的抓多巴胺传感器

玉龙李实验室已经创造了抓住传感器基于类似的策略:与DA受体结合的GFP变体,使得GFP荧光在DA-受体结合(Sun等,2018)。这些传感器还表现出高度的荧光反应。关于这些传感器的动力学的研究表明,对于小鼠或人类受体,分别显示出快速的响应(60或130 ms和0.7或2.5秒)。

在实验中使用GRABDA传感器

李实验室使用的是GRAB在果蝇,斑马鱼和小鼠脑切片和自由移动的小鼠中收集以下类型的数据:

  • 报告小鼠脑切片中单一多巴胺能纤维内源性多巴胺释放
  • 在单个神经元中检测DA在活的有机体内果蝇
  • 检测DA动态以响应一个威胁潜在的刺激在活的有机体内在转基因斑马鱼中
  • 在Pavlovian调理过程中报告DA释放Live Miens

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总体而言,这些传感器是在各种物种中检测和测量神经递质的强大新的发展,同时表现出复杂的行为。找到我们的多巴胺和其他生物传感器AAV传染媒介库存

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参考

Darvesh,Altaf S.等人。“在体内脑微透析中:神经脑能科医生和药物发现的进展。”关于药物发现的专家意见6.2(2011): 109 - 127。PubMedPMID:21532928。公共医学中心PMCID: PMC3083031

Kebabian, John W,和Paul Greengard。多巴胺敏感腺苷环化酶:在突触传递中的可能作用科学174.4016(1971):1346-1349。PubMedPMID: 4332627

Kebabian, John W, Gary L. Petzold和Paul Greengard。大鼠脑尾状核多巴胺敏感腺苷酸环化酶及其与“多巴胺受体”的相似性。美国国家科学院院刊69.8(1972): 2145 - 2149。PubMedPMID: 4403305。公共医学中心PMCID: PMC426888

族长,托马索等人。“用基因编码传感器设计的多巴胺动力学的超快神经元成像。”科学360.6396(2018):EAAT4422。PubMedPMID: 29853555。公共医学中心PMCID:PMC6287765

太阳,芳米奥等。“遗传编码的荧光传感器能够快速且特异地检测苍蝇,鱼和小鼠的多巴胺。”细胞174.2(2018): 481 - 496。PubMedPMID: 30007419。公共医学中心PMCID: PMC6092020

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