大脑里的多巴胺、去甲肾上腺素如同两种信号信使。现有检测工具理论上只能识别其中一种,实际分辨力不足。不同脑区两类信使数量悬殊,检测器极易认错信号。过去仅在体外简单测试工具精度,忽略了大脑内部真实环境,实验结果容易出错,所以需要实地验证这套检测器的真实识别情况……
基于此,2026年8月5日,哈佛医学院Pascal S. Kaeser在《nature neuroscience》杂志发表了“Norepinephrine and dopamine sensor crosstalk depends on local innervation density”,揭示了去甲肾上腺素与多巴胺探针的信号串扰由局部神经支配密度决定。
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多巴胺、去甲肾上腺素检测探针存在信号干扰,信号由脑内占多数的神经递质决定,体外测试结果不可信,需阻断对应递质通路才能准确解读信号。
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图一 不同脑区,递质探针信号会 “认错递质”
作者首先发现小鼠运动皮层满是去甲肾上腺素纤维,纹状体则全是多巴胺纤维。
用电刺激脑组织后,皮层的去甲肾上腺素探针有明显荧光,不受谷氨酸、GABA等其他递质影响;可几乎无去甲肾上腺素的纹状体,该探针依然有强信号,只是信号消失更快。
多巴胺探针在两个脑区的反应规律类似,但纹状体中信号衰减更慢。
多种因素导致两种探针信号不能直接对比,且纹状体里去甲肾上腺素探针测出的其实是多巴胺;体外低浓度药物测试不能模拟脑内递质超高局部浓度,会低估探针交叉干扰的问题。
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图二 纹状体中测去甲肾上腺素的探针实际响应多巴胺
为证实纹状体里测去甲肾上腺素的探针信号确实来自多巴胺,作者用了多巴胺神经元敲除RIM蛋白的小鼠,这类小鼠无法正常释放多巴胺。
不管是GRAB_NE还是另一款探针nLightG,敲除鼠纹状体脑片的荧光信号都大幅减弱,降幅约90%;阻断能促进多巴胺释放的乙酰胆碱受体后结果不变。
作者又做了活体光纤记录,让小鼠自由活动,对照组小鼠能测出明显的GRAB_NE信号,敲除鼠信号却显著变弱。
也就是说,背侧纹状体中两种常用去甲肾上腺素探针,几乎都是多巴胺激活产生的信号。
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图三 蓝斑损毁实验验证探针交叉干扰
作者用药物损毁蓝斑,清除大脑去甲肾上腺素纤维来做对照实验:运动皮层、海马的两种去甲探针信号都会大幅下降,但纹状体信号不受影响,说明纹状体信号和去甲肾上腺素无关;运动皮层里多巴胺探针七成信号其实来自去甲肾上腺素,只剩少量是多巴胺。
在内侧前额叶,两种神经纤维数量差不多,损毁蓝斑后去甲探针信号减半、多巴胺探针仅有微弱下降,这类混合脑区的荧光信号很难分清递质种类,需要更特异的探针或对照手段,而且这里的信号变化速度也和纹状体不一样。
总结
这项研究点明了这类荧光探针会认错神经递质的问题。往后做实验时,单一递质占主导的脑区可正常检测,两种递质混杂的区域必须搭配对照实验排除干扰,同时也为研制准确度更高的新式探针提供参考。
文章来源:
https://doi.org/10.1038/s41593-026-02379-w
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