平時當我們想到好主意，或者出現奇思妙想的時候，會說是“靈光一閃”，而最近美國麻省理工學院的科學家們研究發現，人的大腦真的存在會發光的現象。
大腦是高度複雜的神經系統，功能也十分強大，它能夠儲存資訊，有計算和分析能力，擁有自我意識和思考能力。以人來說，雖然人的大腦重量隻有3000克左右，在人體重量中的占比通常還不到1/20，但大腦卻是人體能量消耗較旺盛的器官，有研究表明人體20%~30%的能量都是由大腦消耗掉的。而大腦消耗能量的方式，基本都是以生物電流的形式實作的，在電流集中出現的地方，出現發光現象也是正常的。
更何況，在大腦中還有一種能夠發光的特殊蛋白質——熒光素酶（螢火蟲尾部的發光體主要成分就是熒光素酶），是以不少生理學家早就認為，人的大腦中其實是存在發光現象的，但是想要看到這種發光現象卻很難，因為大腦完全在頭骨的包裹下，一般的儀器和技術無法偵測到它的發光信号。
不過這次麻省理工學院的生理學家們，把關注點放在了熒光素酶上，認為利用它或可以實作觀察大腦發光現象的目的。熒光素酶是一種存在于多種生物體内的酶，能夠催化底物産生化學反應，進而發出熒光。科學家們利用這一特性，将熒光素酶标記在特定的蛋白質或細胞上，并通過檢測其發光來追蹤這些蛋白質或細胞在體内的位置和活動情況。
但要想成功将這一技術應用于大腦深處，卻面臨着巨大的技術挑戰。由于光線在穿過組織時會被散射和吸收，導緻成像效果不佳。是以，科學家們一直在尋找一種能夠在不破壞組織的前提下，高效、準确地檢測大腦深處生物發光的方法。
就在今年的5月份，麻省理工學院的科學家們開發出了一種全新的成像技術，成功地解決了這一難題。他們利用一種名為Beggiatoa光活化腺苷酸環化酶（bPAC）的細菌蛋白質，将腦血管改造成對光敏感的光探測器。
當血管暴露在光線下時，bPAC會産生一種叫做cAMP的分子，導緻血管擴張。這種血管擴張會改變含氧血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的平衡，進而通過磁共振成像（MRI）技術檢測到。
通過這一技術，研究人員可以精确地定位大腦中的光源位置。他們首先将bPAC基因通過病毒載體傳遞給構成腦血管的平滑肌細胞，使這些細胞表達bPAC蛋白。然後，他們在大鼠的大腦中植入經過改造的細胞，這些細胞在存在特定底物時能夠表達熒光素酶并發光。當這些細胞發光時，它們周圍的血管會擴張，進而通過MRI技術被檢測到。
這種被稱為利用血液動力學的生物發光成像技術（BLUsH）的新方法具有許多優勢。首先，它可以在不破壞組織的情況下進行成像，減少了對實驗動物的傷害。其次，由于MRI技術具有較高的空間分辨率和深度穿透能力，是以可以精确地定位大腦中的光源位置，并且将其中的發光現象顯現出來。
此外，該技術還可以用于繪制基因表達變化圖、解剖連接配接圖以及揭示細胞間的交流方式等。
這項研究是麻省理工學院教授賈薩諾夫主導的，相關論文已經發表在5月10日的《自然-生物醫學工程》上。
未來，這一技術有望為神經科學研究帶來革命性的進展。通過監測大腦中的生物發光現象，研究人員可以更深入地了解神經元的活動情況、突觸的連接配接方式以及神經遞質的釋放過程等。這将有助于我們更好地了解大腦的工作原理，并為治療神經系統疾病提供新的思路和方法。
消息來源：中文業界資訊1月13日報道《麻省理工學院的新型核磁共振成像技術揭示大腦深處隐藏的光線》