哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院和麻省理工学院的研究人员开发了一种新方法，利用光靶向大脑中患病的神经元并改变其长期行为，为治疗癫痫和自闭症等神经系统疾病开辟了新的潜在疗法。该研究于12月7日发表在《科学进展》杂志上。

一种调节神经元长期兴奋性的新方法

神经元的兴奋性由两个主要组成部分决定——其离子通道电导率和细胞膜储存电荷的能力，即其电容。大多数光遗传学技术针对离子通道电导率，通过打开或关闭特定通道组来调节神经元的兴奋性。这种方法可以有效地调节神经元的兴奋性，但只是短暂的。

为了改变细胞膜的电容，研究人员使用了光敏酶，这些酶可以触发在细胞膜表面形成绝缘或导电聚合物。这些酶可以被设计成靶向特定神经元的细胞膜。一旦酶附着到指定的膜上，研究人员使用蓝光照射神经元，在几分钟内触发在膜上形成绝缘或导电涂层。他们证明，具有绝缘聚合物涂层的神经元变得更容易兴奋，而具有导电聚合物涂层的神经元变得不那么兴奋。

通过光照调节神经元行为

研究人员发现，他们可以通过调节光照时间来调节兴奋性——神经元暴露在光下的时间越长，涂层变得越绝缘或导电。研究团队还表明，兴奋性的变化持续长达三天——只要他们能将神经元在培养皿中保持存活。接下来，该团队的目标是在脑组织切片和动物中测试这种方法。

这项工作的总体目标是实现将功能材料、结构和器件以亚细胞和细胞类型特异性的方式整合到活体神经系统中的范式转变方法，这将允许精确操纵亚细胞电化学性质，重塑活体神经系统中神经元的兴奋性。

参考信息
“Optogenetic polymerization and assembly of electrically functional polymers for modulation of single-neuron excitability” by Chanan D. Sessler et al., 7 December 2022, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.ade1136