人體的每一個動作——從舉起手臂到心臟跳動——都在某種程度上受到大腦信號的調節(jié)。直到最近，科學家們還經(jīng)常在事后才追蹤和理解大腦與身體的交流，有點像聽語音郵件而不是打電話。

但是東北大學的研究人員開發(fā)了一種新型納米傳感器，使科學家能夠實時成像大腦和身體之間的通信。他們現(xiàn)在可以監(jiān)聽電話。

東北大學生物工程和化學教授 Heather Clark 和生物學副教授 James Monaghan 以及東北大學的同事和加州大學舊金山分校的研究人員開發(fā)了一種基于 DNA 的納米傳感器，可以檢測特定的神經(jīng)遞質乙酰膽堿，因為它被活體動物的靶細胞釋放和吸收。他們本月在《美國國家科學院院刊》上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。

“就理解大腦和身體之間的關系而言，了解神經(jīng)何時進行交流至關重要——例如，它們何時發(fā)出信號來告訴心率加快或減慢，”莫納漢說。

當出現(xiàn)故障時，了解這種溝通尤為重要。帕金森氏癥等疾病是神經(jīng)細胞退化和大腦與身體之間通訊中斷的結果。

被稱為生物電子醫(yī)學的新興醫(yī)學領域尋求使用高度特異性的神經(jīng)刺激來治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病。為了精確定位神經(jīng)，科學家們需要了解它們在生物體中的實時反應——克拉克和莫納漢的納米傳感器代表了朝這個方向邁出的一步。

“如果你打算使用神經(jīng)刺激作為藥物，你需要讀出你提供了多少刺激，”莫納漢說。“克拉克博士在傳感器開發(fā)領域的化學和創(chuàng)新將為神經(jīng)遞質乙酰膽堿提供讀數(shù)。”

納米傳感器由一種熒光成分組成，在乙酰膽堿存在的情況下會發(fā)光，并且可以在活的老鼠身上實時看到。這有點像看到某人的手機在接聽電話時亮起，但在分子水平上。

微電極和微透析等現(xiàn)有工具使科學家能夠檢測中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的乙酰膽堿，但在外周神經(jīng)系統(tǒng)(大腦和脊髓之外的一切)方面卻達不到要求。

克拉克、莫納漢和他們的同事利用東北大學的強大顯微鏡，觀察在他們的實驗中激活神經(jīng)遞質時熒光標記物的亮起。

然而，這種納米傳感器的開發(fā)只是一個開始，研究人員希望在未來制造出更堅固的傳感器。

克拉克和莫納漢還預計，他們用于開發(fā)這種納米傳感器的復雜成像工具將被東北及其他地區(qū)的其他科學家使用。他們領導生命系統(tǒng)化學成像研究所，這是該大學的一個新組織，研究人員可以利用位于跨學科科學與工程綜合體的五臺最先進的顯微鏡。

“這是一組研究人員可以用來回答有關體內生化信號的基本問題的工具，”克拉克說。“作為一名科學家，我喜歡開發(fā)新工具并促

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