Optogenetic Approaches to Uncovering the Thalamocortical Plasticity in Neuropathic Pain

l   光遺傳學(Optogenetics)

史丹佛大學神經科學家Karl Deisseroth將一種自海藻中發現的光敏感離子通道--channelrhodopsin的DNA序列，利用遺傳學的方法(例如以病毒感染，或是利用cre-loxp recombination system)轉殖進入神經細胞中。表現channelrhodopsin的神經細胞便可以對特定波長的光線產生反應。因此，只要照射光線在神經細胞上，就可以令channelrhodopsin開啟，讓神經細胞活化產生動作電位。

光遺傳學是神經科學上的一個重大突破。這項技術可以克服傳統電刺激不能解決的問題：(1)我們可以用光刺激活化特定的神經細胞，而不會去影響到其他不相關的神經細胞。(2)有別於電刺激需要保留整個神經細胞，光刺激只需要刺激突觸末梢就可以引發動作電位和神經傳導物質釋放。

             不同種類的光敏感離子通道可以受到不同波長的光激發，並且通透

                不同的離子。(Zhang et al.,2009. Nat.Protoc.)

l   利用光遺傳學的方法研究視丘與腦島皮質神經連結的變化

在過去的研究發現，視丘中的mediodorsal thalamic nucleus (MD)、posterior triangular thalamic nucleus (PoT)分別與前端腦島、後端腦島有神經連結，而且此神經迴路可能與神經痛相關。因此我們想利用光遺傳學的方法研究這條視丘-皮質神經迴路在神經痛後是否有所改變。

我們將攜帶有channelrhodopsin DNA序列的病毒(AAV-CaMKIIα-ChR2-EYFP)打入小鼠MD或是PoT中，因此只有在此二處，以及帶有CaMKIIα啟動子的神經細胞才會表現channelrhodopsin，並且以EYFP螢光做辨識。未來將利用patch clamp技術紀錄腦島皮質的神經活性，用光刺激帶有EYFP螢光的視丘神經末端，比較神經痛對神經活性帶來的改變。