控制大脑回路中的信号传输和接收对于神经科学家更好地理解大脑的功能是必要的。神经元和胶质细胞之间的通信是由囊泡通过胞吐释放的各种神经递质介导的。因此，调节囊泡分泌可能是控制和理解大脑回路的一种可能策略。
然而，利用已有的技术很难自由地控制脑细胞在时空中的活动。一种是间接的方法，包括人工控制细胞的膜电位，但它带来的问题是改变周围环境的酸度或导致不必要的神经元失灵。此外，它不适用于对膜电位变化没有反应的细胞，如胶质细胞。
为了解决这一问题，韩国基础科学研究所(IBS)认知与社会中心主任c•贾斯廷•李和韩国科学技术院(KAIST)教授许元道等人开发出了“光- vtrap”。一种光诱导的可逆抑制系统，能暂时阻止囊泡从脑细胞中释放出来。Opto-vTrap直接瞄准含有囊泡的递质，它可以用于各种类型的脑细胞，甚至是那些对膜电位变化没有反应的脑细胞。
注射Opto-vTrap病毒后，在小鼠脑切片上检测诱发性突触后电流(EPSC)，以检测激活后的Opto-vTrap是否具有选择性
能抑制突触传递。在公司
实验结果表明，亮灯前、亮灯后和亮灯后，诱发的EPSC振幅均无明显变化
nditions被观察到。在Opto-vTrap注射的脑切片中，激发的EPSC振幅在光照下下降，从而导致脑损伤
熄灯后恢复正常。资料来源:基础科学研究所
为了直接控制胞外囊泡，研究小组使用了他们在2014年开发的一种名为“组装陷阱的光激活可逆抑制(LARIAT)”的技术。当蓝光照射下，这个平台可以像套索一样瞬间捕获目标蛋白质，从而使各种类型的蛋白质失活。利用该LARIAT平台开发了用于囊泡胞吐的Opto-vTrap。当表达Opto-vTrap的细胞或组织在蓝光下照射时，囊泡形成簇并被困在细胞内，抑制发射器的释放。
最重要的是，这种新技术所引发的抑制是暂时的，这对神经科学研究非常重要。以前的其他技术针对的是囊泡融合蛋白，它们会永久性地破坏它们，并使目标神经元失去功能长达24小时，这不适用于许多具有短时间限制的行为实验。相比之下，使用Opto-vTrap去激活的小泡在大约15分钟内就会脱落，神经元在一小时内就能恢复其全部功能。
注射Opto-vTrap病毒后，在小鼠脑切片中检测胶质诱导快速内向电流(gFIC)，以检测Opto-vTrap是否能选择性抑制星形胶质细胞等非兴奋性细胞的囊泡释放。在公司
TFLLR治疗后，gFIC频率明显提高。在注射了Opto-vTrap的脑切片中，我们观察到tfllr诱导的gics频率的增加被Opto-vTrap激活所阻止
熄灯后恢复正常。资料来源:基础科学研究所
Opto-vTrap直接控制信号发射器的释放，使研究人员能够自由控制大脑活动。研究团队验证了Opto-vTrap在培养细胞和脑组织切片中的可用性。此外，他们在活老鼠身上测试了这项技术，使它们能够暂时消除恐惧状态下动物的恐惧记忆。
未来，Opto-vTrap将被用于揭示大脑多个部分之间的复杂互动。这将是一个非常有用的工具，用于研究特定的脑细胞类型如何在不同的环境下影响大脑功能。
第1天，对小鼠进行电刺激以诱发co
ntextual恐惧条件反射。在第2天和第3天，小鼠再次暴露于相同的一氧化碳
第1天的文本。如果老鼠回忆起恐惧的记忆，它就会一直呆在原地。相反，如果老鼠不能回忆起恐惧记忆，它们就会在环境中正常移动。在试验2第2天的Opto-vTrap激活实验中，观察到冻结行为下降，而关闭光后则相反。资料来源:基础科学研究所
Heo教授说,“既然Opto-vTrap可用于各种类型的细胞,这将有助于大脑科学研究的各个领域,”他解释说,“我们计划开展一项研究,求出时空的大脑功能在不同的大脑细胞类型在特定环境中使用Opto-vTrap技术。”
“Opto-vTrap的可用性不仅可以延伸到神经科学，还可以延伸到我们的生活，”李主任解释说。他补充说，“Opto-vTrap不仅将有助于阐明脑电路映射，还将有助于癫痫治疗、肌肉痉挛治疗和皮肤组织扩张技术。”
这项研究发表在11月30日的《神经元》杂志上。
