庆应义塾大学医学部精神与神经科学教室的阿部欣史特任助教和田中谦二副教授等人，与东北大学、实验动物中央研究所、东京大学、新潟大学和电气通信大学组成的联合研究团队，开发出了可以通过光照射自由增加或减少大脑局部血流的操控技术，并成功地应用到了小鼠身上。
据田中副教授介绍：“虽然在临床上人类的脑血流被广泛测量，但一直不清楚脑血流的变化是否会导致神经活动和人类行为发生变化，或者刚好相反。因此，我们一直想开发一种只操控脑血流的技术”。
图：本研究的目标
为明确血流变化给大脑带来的影响（左），开发了用光操控血流的技术（右）。（图片由庆应义塾大学提供）
研究团队通过将光遗传学应用于血管细胞，开发出了可在大脑内的任何区域增加或减少血流的技术，并将该技术应用于了小鼠。在该技术中，首先培育了具有使血管细胞表达光敏感通道蛋白2（ChR2）或光活化型腺苷酸环化酶（PAC）蛋白的2种转基因小鼠。然后将光纤插入小鼠大脑的任意区域产生光刺激发现，ChR2会引起血流减少，PAC会引起血流增加。
研究团队利用这些小鼠，明确了光刺激诱导的脑血流变化的时间过程和光刺激诱导的脑血流变化的空间扩展方式，并证明这种血流变化是可逆的，可以反复诱导产生，而且可以将这种血流操控技术应用于自由行动（未麻醉）状态的小鼠。
接下来，研究团队利用该血流操控技术调查人为操控的脑血流变化会对小鼠的神经活动和小鼠的行为产生怎样的影响，并明确了脑血流对大脑的影响。实验中将小鼠大脑中腹侧纹状体的血流减少34±3.3％后发现，腹侧苍白球的神经细胞放电被抑制了87±3.4％，小鼠的运动量减少了89±4.7％。另外研究团队还发现，此时会按照血流减少（光刺激后0.5±0.1秒血流减少）→神经细胞放电减少（光刺激后11.4±1.4秒放电减少）→小鼠活动量减少（光刺激后22.2±1.4秒活动量减少）的顺序连续诱发。
本次研究不仅开发了可在大脑的任意位置增加或减少血流的技术，还确认了该技术在自由行动状态下也可应用，以及受光强影响导致的血流变化在脑内物理空间的扩展情况。这个结果表明，该技术可作为明确局部脑血流、受血流控制的神经活动以及行为三者之间相互关系的方法使用。
田中副教授表示：“目前还完全不知道，短时间（分钟）的脑血流操控与长时间（天-周）操控会导致神经细胞活动、大脑体积等发生怎样的变化。通过在动物身上明确这种目前还完全未知的情况，可以查明是血流减少引发痴呆症，还是痴呆症会引起血流减少的这种“先有鸡还是先有蛋的关系”，而且不仅是痴呆症，在很多病症中都能明确这种关系”。
【注】光遗传学：一般来说是通过在神经细胞中表达视蛋白，通过光照射来激发或者抑制神经活动的技术。
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
