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重庆脑中心团队开发活体切片电化学新技术 首次实现交感神经递质高时空分辨率检测

日期: 2026-05-07
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近日,记者从重庆脑与智能科学中心获悉,由该中心与脑科学与航天类脑智能技术重庆市重点实验室(蓝翡翠实验室)联合北京大学、山西医科大学、中国医学科学院阜外医院、西安交通大学及北京大学基础医学院等多家单位组成的研究团队,在国际权威期刊《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表了一项重要研究成果。

该研究成功开发出一种新型高灵敏度pCFE电极,并建立了适用于动物及临床外周器官的活体切片电化学检测技术,首次实现了对交感神经去甲肾上腺素分泌的高时空分辨率、高灵敏度检测,突破了该领域长期存在的技术瓶颈。外周交感神经是自主神经系统的核心组成部分,在心血管功能维持、能量代谢、免疫应答等生理过程中发挥着关键调控作用。在生理状态下,交感神经活性的实时动态变化,通过精准编码其核心神经递质——去甲肾上腺素的分泌,实现对靶器官功能的动态调控。因此,实现对去甲肾上腺素分泌的高时空分辨检测,是揭示交感神经调控机制的重要前提。

然而,由于外周组织形态不规则、交感神经分布稀疏,加之传统检测技术灵敏度较低,科研人员长期面临“有结构、无功能;有静态、无动态”的方法学困境。碳纤维电极电化学记录技术虽为检测单胺类神经递质量子化分泌的重要手段,但在外周交感神经应用中一直存在瓶颈。

针对这一难题,研究团队在多年技术积累基础上,成功开发出新型pCFE电极,显著提升了信噪比与信号稳定性,将检测灵敏度提高至1纳摩尔,较传统方法提升约10倍。在此基础上,团队结合小鼠心脏活体切片,建立了活体切片电化学检测技术,实现了对外周交感神经末梢去甲肾上腺素分泌的原位、高灵敏度检测。

利用该技术,研究团队系统解析了心力衰竭小鼠模型中交感神经去甲肾上腺素分泌动力学的异常变化,并揭示出N型钙离子通道Cav2.2蛋白表达上调是调控分泌异常进而驱动疾病进程的关键分子机制。这一发现不仅解决了该领域长期悬而未决的核心争议,也为心力衰竭治疗提供了潜在的干预靶点。

值得一提的是,该技术已在膀胱、血管、肾脏、肺、脾脏、肝脏、脂肪、肠道、骨骼肌等多个外周器官中成功实现去甲肾上腺素分泌的高灵敏检测,展现出高度的普适性。在临床组织样本中,同样实现了有效检测,标志着该技术从基础研究到临床应用具有巨大潜力。

研究团队表示,这一方法学的突破,不仅为脑-体互作背景下的外周神经调控研究提供了重要利器,也将为脑机接口的信号编码解码研究开辟新的突破口。

据了解,蓝翡翠实验室旨在推动我国航天智能基础理论的原始创新,聚焦脑信息处理机制、生物脑工作原理与类脑智能计算、航天脑机接口等领域。去年7月,该实验室被认定为省级创新平台“脑科学与航天类脑智能技术重庆市重点实验室”,正致力于构建“脑科学+智能技术+航天技术”战略体系,为我国航天装备智能化提升提供技术引领与智力支撑。


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