小鼠中現(xiàn)有的基于電生理學(xué)和熒光的腦成像技術(shù)通常是侵入性的，需要頭部固定或電纜，并且不適合于長(zhǎng)期記錄。雖然最近在自由移動(dòng)的動(dòng)物中成像方法取得了進(jìn)展，但這些對(duì)于對(duì)大腦相關(guān)的社會(huì)行為感興趣的研究人員來(lái)說(shuō)是主要的限制。

大阪大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種新方法，可以在多只自由移動(dòng)的老鼠中同時(shí)記錄大腦活動(dòng)。該方法基于最近基于生物發(fā)光的膜電壓指示器，稱(chēng)為“LOTUS-V”。LOTUS-V生物發(fā)光探針是遺傳編碼的，這意味著它通過(guò)共同的基因表達(dá)系統(tǒng)(腺相關(guān)病毒)非侵入性地傳遞給靶細(xì)胞。其信號(hào)來(lái)自細(xì)胞膜電壓變化，反映大腦活動(dòng)。

“LOTUS-V方法報(bào)告了自由移動(dòng)小鼠的大腦活動(dòng)，具有良好的靈敏度且沒(méi)有運(yùn)動(dòng)偽影，”相應(yīng)的作者Takeharu Nagai說(shuō)。“更重要的是，它可以測(cè)量社交互動(dòng)過(guò)程中初級(jí)視覺(jué)皮層中動(dòng)態(tài)變化的大腦活動(dòng)。”

LOTUS-V應(yīng)用于初級(jí)視皮層的細(xì)胞;該區(qū)域是針對(duì)性的，因?yàn)橐阎鼘?duì)運(yùn)動(dòng)活動(dòng)和視覺(jué)刺激有反應(yīng)。LOTUS-V信號(hào)改變反映了視覺(jué)刺激和運(yùn)動(dòng)活動(dòng)以及與其他小鼠相互作用時(shí)的神經(jīng)活動(dòng);當(dāng)小鼠接近其他人時(shí)，神經(jīng)活動(dòng)顯著增加。此外，LOTUS-V信號(hào)不受其他附近小鼠發(fā)出的泄漏信號(hào)的影響，這意味著它忠實(shí)地反映了體內(nèi)大腦活動(dòng)。

“我們的方法成功地檢測(cè)到了初級(jí)視皮層表層的活動(dòng) - 這個(gè)深度大約為300米，”該研究的第一作者Shigenori Inagaki說(shuō)。“測(cè)試它在更深的大腦區(qū)域記錄的適用性是很重要的。”

雖然LOTUS-V方法的時(shí)間分辨率足以研究由特定事件觸發(fā)的大腦活動(dòng)的動(dòng)態(tài)，但它還不優(yōu)于基于纖維的方法。

“這些結(jié)果對(duì)社會(huì)神經(jīng)生物學(xué)家來(lái)說(shuō)真的很令人興奮，”Nagai說(shuō)。“它具有微創(chuàng)性，不需要電纜或頭部固定，適用于自由移動(dòng)動(dòng)物的長(zhǎng)期記錄，這意味著它也可用于廣泛的其他研究領(lǐng)域。”