研究解释了光如何激活神经元

人类大脑平均有860亿个神经元。这些神经细胞在称为突触的连接处相互连接，有些神经元有多达10,000个这样的突触。理解大脑功能的关键在于更好地理解这种复杂神经元的非逻辑排列是如何导致特定行为和认知功能的，包括记忆存储。

最近的进展，结合化学应用和神经生物学技术使使用光作为一个触发器来启动特定的神经元通过激活选定的突触。化学基团有效地束缚活性分子像谷氨酸（学习和记忆中的关键分子）一样，通过将它们保持在关闭状态来帮助控制神经信号。按需，靶向光可以释放导致导电神经元的活性分子，从而引起感兴趣的途径。该程序成功的关键是错综复杂的，依赖于在破碎分子键处的光的功效。

以前，在精确的机制上几乎已知光可以诱导将某些类别分子释放为Nitroin洛啉基（NI）的释放，这代表了一些最有效的光响应分子。

佛罗里达理工学院的Nasri Nesnas和Roberto Peverati的研究小组现在已经能够进行精确的计算研究，揭示了化学键断裂释放的重要细节活跃分子。这对于能够调节脑信号的其他分子的未来设计是非常有价值的。这种更广泛地理解诱导这种类型化学键的能力将导致对光线更敏感的构建系统，需要较少量的这种药剂，从而最小化与其他相邻神经元的任何干扰。

这项合作研究最近发表在科学报告。

佛罗里达理工学院的Pierpaolo Morgante是这篇论文的第一作者，他很兴奋地发现，这一过程可以通过两种途径发生。“当我看到以前关于这一途径的文献有一些混乱时，我很惊讶，我开始对真正理解这些机制感兴趣。我发现了一件非常不寻常的事。”

PEVERATI是谁是可靠的计算方法的开发人员，即在这些新结果的核心，​​补充说：“我们的方法及其相关软件具有可靠地预测该途径所涉及的分子的能量模拟它们中所含的每一个电子的行为。我们的计划使我们澄清了一个专业文献中争论的源头的机制。从我们的软件中获得的预测与Nesnas博士的实验结果相匹配，进一步验证我们的方法的可靠性。这些结果让我们信心我们可以使用这种计算机软件预测可响应可用于研究神经元的光的新分子。“

Nesnas的小组制作了这些化合物，他们对研究结果感到满意。

“近年来的光明是神经科学的强大工具，”他说。“我们指出，在这项研究之前，存在从未观察到的两种知名光化学过程，直到本研究中从未观察到过两种众所周知的光化学过程。这是一个令人兴奋的光明世界。”

能够理解复杂的大脑网络有助于澄清难以捉摸的脑疾病背后可能的原因，例如阿尔茨海默病，癫痫，抑郁等脑条件。

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