优化用于电路映射的光遗传学方法可以测量具有单个神经元分辨率的功能性突触连接-

神经科学中的一个基本问题是神经元网络和电路如何引起大脑功能，因为这些连接的中断会导致精神疾病和脑部疾病。随着光遗传学的发展，研究人员可以通过在各种条件下用光打开和关闭特定神经元来研究特定神经元的功能。

转换支配神经回路功能组织的规则，需要了解已识别的神经元类别之间的突触连接，以及这些连接的强度和动态。马克斯·普朗克佛罗里达神经科学研究所(MPFI)的研究人员优化了光遗传学，以单个神经元分辨率绘制啮齿动物大脑神经回路的图。

开启和关闭神经回路

光遗传学是一种结合遗传学和光学技术来控制神经元活动的技术，该技术基于发现池塘藻类中的光敏膜通道来控制光响应运动。当产生一种称为光敏膜通道蛋白(ChR)的光敏膜通道的基因插入神经元并随后暴露于光下时，它们调节离子在细胞膜上的流动，从而增加神经元的活性。这使科学家可以通过使用光脉冲激活特定的神经元种群来离散地控制神经元的活动。

光遗传学可通过光刺激单个神经元并用电极记录附近神经元的反应来映射大脑中的连接。以这种方式，科学家们问，刺激假想突触前神经元是否会在电极监测的假想突触后神经元中引起反应。但是，当使用遗传技术将ChR插入神经元时，它们的表达遍及神经元的整个表面，从树突(即接收信息的神经元的一部分)到轴突(即发送信息的神经元的一部分)。ChR的表达不限于神经元的一个特定域这一事实限制了研究人员可以收集和解释有关突触连接的信息，

在eLife中发布，来自MPFI的克里斯托弗·贝克(Christopher Baker)博士和麦克莱恩·博尔顿(McLean Bolton)博士等研究人员描述了他们如何优化光遗传学方法来绘制大脑中的神经回路。他们的改进方法使用光学技术将光刺激限制在活组织内深处的圆盘状，并结合了一种遗传方法，将ChR表达空间限制在细胞体和神经元的近端树突上。在空间上受限制的ChR表达可以揭示神经元的突触连接，这些神经元的细胞体位于突触后细胞的树突附近，而ChR可能被其树突上的直接激活所封闭。此外，它可以确保在将光刺激应用于特定细胞时，任何记录的响应都可以可靠地分配给该细胞的活动，而不分配给恰好在光刺激盘内通过的其他细胞的轴突或树突的刺激。这种方法是一种快速评估具有单个神经元分辨率的突触连接性的可靠方法，并且还为涉及光遗传学操作的其他实验提供了增强的特异性。