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(diào)節(jié)。直到最近，科學(xué)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(xué)的研究人員開發(fā)了一種新型納米傳感器，使科學(xué)家能夠?qū)崟r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(xué)生物工程和化學(xué)教授 Heather Clark 和生物學(xué)副教授 James Monaghan 以及東北大學(xué)的同事和加州大學(xué)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(zhì)乙酰膽堿，因為它被活體動物的靶細(xì)胞釋放和吸收。他們本月在《美國國家科學(xué)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(guān)系而言，了解神經(jīng)何時進(jìn)行交流至關(guān)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(dāng)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(xì)胞退化和大腦與身體之間通訊中斷的結(jié)果。

被稱為生物電子醫(yī)學(xué)的新興醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)で笫褂酶叨忍禺愋缘纳窠?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(xué)家們需要了解它們在生物體中的實時反應(yīng)——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(lǐng)域的化學(xué)和創(chuàng)新將為神經(jīng)遞質(zhì)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(jī)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(xué)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(dá)不到要求。

克拉克、莫納漢和他們的同事利用東北大學(xué)的強(qiáng)大顯微鏡，觀察在他們的實驗中激活神經(jīng)遞質(zhì)時熒光標(biāo)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(yù)計，他們用于開發(fā)這種納米傳感器的復(fù)雜成像工具將被東北及其他地區(qū)的其他科學(xué)家使用。他們領(lǐng)導(dǎo)生命系統(tǒng)化學(xué)成像研究所，這是該大學(xué)的一個新組織，研究人員可以利用位于跨學(xué)科科學(xué)與工程綜合體的五臺最先進(jìn)的顯微鏡。

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

標(biāo)簽： 新型納米傳感器