天文學家建造了新的望遠鏡并凝視著夜空，看看他們可能會發現什么。Janelia Group 負責人 Abraham Beyene 在研究構成人腦的細胞時采用了類似的方法。

Beyene 和他的團隊設計并合成了新型的高度敏感的生物傳感器，他們用來觀察神經元，看看他們能學到什么。

“現在有了這個新工具，它可以幫助我們進行以前從未做過的測量，我們進入實驗室并部署這項技術，看看會發生什么，”Beyene 說。“你看到的是一些真正有趣的現象開始出現，你甚至還沒有開始考慮。”

Beyene 和他的團隊將這種方法與他們的新型合成納米傳感器一起使用，該傳感器旨在以亞細胞分辨率捕獲整個神經元中的多巴胺釋放。生物傳感器連接到稱為 DopaFilm 的 2D 納米薄膜上，然后神經元在薄膜上生長。當神經元釋放神經遞質多巴胺時，化學物質會落在薄膜上，使其變亮。然后，該團隊使用定制的顯微鏡來捕捉這種增亮現象，使他們能夠可視化神經元任何部分的多巴胺釋放，并制作電影來捕捉釋放和擴散出來的化學物質。

在神經元之間發送信號的神經遞質通常是從軸突釋放出來的，軸突是從神經元的胞體或細胞體脫落的長鏈。但是一些神經遞質，如多巴胺，也會從胞體及其樹突中釋放出來——樹狀結構從它放射出來。雖然之前的研究表明多巴胺是從胞體和樹突中釋放出來的，但傳統的方法無法很好地了解這種情況發生的確切位置或方式。

傳統的生物傳感器使用針對神經元外膜的蛋白質，使科學家只能觀察細胞特定點發生的情況。但 Beyene 的納米傳感器固定在二維表面上，可以記錄整個神經元中神經化學物質的釋放。該傳感器還對多巴胺表現出極高的敏感性，使其能夠檢測到細胞發出的最微弱的化學信號。

這些特征使團隊能夠以前所未有的細節捕捉多巴胺的釋放。這項新技術使他們能夠獲得軸突釋放多巴胺的高分辨率圖像，并首次看到這種重要的神經遞質從樹突上的特定位置釋放。

他們的工作發表在eLife上的一篇新論文中，讓科學家們有機會重新審視樹突釋放的多巴胺，并表明這些結構在大腦計算中的作用可能比以前想象的要大。

“我們能夠制作電影，在其中捕捉化學物質釋放和擴散時的全部空間和時間范圍，這是以前從未做過的。然后我們利用這種能力來研究多巴胺的樹突狀釋放，這已經沒有被完全描述和很好理解，”Beyene 說。

Beyene 說，雖然這項新工作回答了一些問題，但它也提出了新的問題，例如為什么一些樹突釋放多巴胺而另一些則保持沉默。他希望他們的發現能夠促使神經科學家對大腦中的多巴胺神經元進行新的研究。

“由于大多數工具都難以對樹突的釋放進行良好的測量和可視化，因此尚未充分探索樹突狀多巴胺釋放在多巴胺神經元進行的更大計算中的潛在作用。希望這項研究將為研究人員提供動力再看一眼，”Beyene 說。