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來自佛羅里達理工學院的科學家納斯里•納斯納斯 (Nasri Nesnas) 和羅伯托•佩瓦拉蒂 (Roberto Peverati) 透過研究，了解了「光」如何啟動大腦神經元，並發表於《Scientific Reports》。

人類大腦中平均有 860 億個神經元細胞，這些神經元細胞在稱之為突觸的連接處相互接連，有些神經元甚至有多達 1 萬個突觸，而解開大腦功能的關鍵鑰匙就是去了解這些複雜神經元的非邏輯排列，是如何傳遞訊號並產生行為及認知功能，包括記憶的存儲等等。而在化學與神經生物學技術的結合之下，科學家們現在可以利用「光」作為激發源，經由活化特定突觸來觸發特定神經元，並透過控制具活性的化學分子 [例如，麩胺酸 (glutamate)，一種學習和記憶的關鍵分子] 的釋放與否，來調控神經信號的「開/關」。

這方式成功的關鍵在於「光」可以破壞某些分子鍵結。此前，科學家對於光能誘導釋放稱之為「硝基吲哚啉基」 (NitroIndolinyl) 的某一類分子 (這類分子代表了一些最有效的光反應分子) 的精確機制所知甚少。如今，研究人員已經能夠精確地進行計算研究，並能詳細揭示鍵結的斷裂如何釋放出活性分子 ─ 這對於將來設計其他可以調節大腦訊號的分子來說十分有價值。如果可以更廣泛地了解這種「光誘導化學鍵斷裂的能力」，將對於構建「光敏感系統」有幫助，也就是，可以降低此類試劑的使用量、對其他相鄰神經元的干擾也可以降至最低。

此外，研究人員還開發了軟體，透過模擬每個電子的行為，來預測涉及相關途徑的分子的能量。研究證實，從軟體獲得的預測結果與實驗結果相符，進一步驗證了此計算方法的可靠性；因此，現在可以使用此軟體來預測出對光更敏感的新分子，並將之應用於研究神經元。

研究人員指出，近年來，「光」已成為神經科學研究中的一種強大工具，不同的光譜有著不同的功用。透過這些相關研究，或許可以説明、理解複雜的大腦網路，進而闡明難以捉摸的大腦疾病背後的可能原因，例如阿茲海默症、癲癇症、抑鬱症和其它大腦疾病等。

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資料來源：MedicalXpress、Neuroscience News