光生和化學促動器對于解構(gòu)行為的神經(jīng)相關(guān)性至關(guān)重要。然而，這些工具有幾個局限性，包括侵入性刺激模式或慢開/關(guān)動力學。我們已經(jīng)克服了這些缺點，通過合成一個單一的組成部分，磁敏感驅(qū)動器，“磁”，包括陽離子通道，TRPV4，融合到順磁性蛋白質(zhì)，鐵蛋白。我們通過使用體外鈣成像分析、腦切片中的電生理記錄、自由活動小鼠大腦中的體內(nèi)電生理記錄以及斑馬魚和小鼠的行為輸出來證明對神經(jīng)元活動的無創(chuàng)磁控制。作為概念的證明，我們用磁共振來描述紋狀體多巴胺受體1神經(jīng)元在介導(dǎo)小鼠獎賞行為中的因果作用?？傊?，我們的研究結(jié)果顯示磁電機是一種新型的驅(qū)動器，能夠遠程控制與復(fù)雜動物行為相關(guān)的電路。

　　光和化學促動器揭示了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在正常和病理狀態(tài)下的關(guān)鍵特性1–6。雖然光遺傳學和化學遺傳學都可以遠程控制神經(jīng)元的刺激，但是光學策略在空間上受到光對致密組織滲透性差的限制，而化學遺傳學策略的藥代動力學緩慢，在生理相關(guān)的時間尺度上阻礙了細胞的活化。因此，仍然需要下一代的非侵入式致動器，并且能夠快速和可逆地響應(yīng)7。最近的幾項研究報道，瞬時受體電位香草醛1（TRPV1）離子通道可以通過與鐵存儲蛋白、鐵蛋白或無機順磁性納米顆粒耦合而對無線電波和磁熱加熱的組合敏感8–12。雖然這些試劑代表了一個重要的進步，但它們是多組分系統(tǒng)（例如，需要輸送納米顆粒和基因編碼的通道），具有可能的脫靶加熱效應(yīng)。一項研究利用體細胞組織的非熱磁發(fā)生控制來調(diào)節(jié)血糖13，但一個完全編碼的單組分磁發(fā)生系統(tǒng)尚未應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)。在這里，我們通過將非選擇性陽離子通道TRPV414–16與順磁性蛋白質(zhì)鐵蛋白17融合，構(gòu)建了一個磁發(fā)生致動器，從而擴展了這些策略。我們已經(jīng)成功地將這種促動器應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)，并通過體外鈣成像、腦片電生理學、體內(nèi)電生理學以及自由活動斑馬魚和小鼠行為的急性調(diào)節(jié)對其進行了驗證。