日前，一項刊登在國際雜志Cell上題為“A Molecular Calcium Integrator Reveals a Striatal Cell Type Driving Aversion”的研究報告中，來自斯坦福大學等機構的科學家們通過研究開發了一種新型分子探針，其或能幫助揭示大腦思考和記憶的分子機制，這種名為“flicker”（Fast Light and Calcium-Regulated Expression<快速光和鈣調節表達技術>或FLiCRE）的工具或能用于在任何細胞內執行各種研究任務，包括標記、記錄和控制細胞功能等。

研究者Alice Ting表示，本文研究工作涉及到神經科學的一個核心目標，就是如何尋找位于機體大腦想法或認知過程背后的神經元系統？長期以來神經科學家們一直都想找到這類研究工具。在概念驗證實驗中，研究人員就利用FLiCRE工具拍攝到了小鼠體內與回避行為相關的神經活性快照。通過將FLiCRE快照與RNA測序技術相結合，研究者發現，這些被激活的神經元主要屬于一種單一的細胞類型，而這種細胞類型僅利用遺傳工具是無法獲得的。隨后研究人員將FLiCRE工具與視蛋白opsin（一種利用光來控制神經活性的特殊蛋白）結合，在一天后重新激活相同的神經元，這或許就會使得小鼠避免進入某個房間，研究人員所研究的大腦區域稱之為“伏隔核”（nucleus accumbens），其被認為在包括抑郁癥在內的多種人類精神疾病的發生過程中扮演關鍵角色。

FLiCRE由兩種主要的分子組分組成，其能對藍光和鈣做出反應。這種光敏感性就能使得研究人員精確控制實驗的時間，而鈣幾乎是細胞活性的通用指標；為了讓FLiCRE進入細胞內部，研究人員將其兩部分包裝在無害病毒內，FLiCRE的一部分會附著在細胞膜上，同時其包含的蛋白質能夠進入到細胞核中并驅動研究人員所選擇的基因進行表達；FLiCRE的另一部分主要負責在某些特定條件下釋放蛋白質，如果細胞中鈣離子濃度較高，細胞就會沐浴在藍光下。

當前的標記技術需要幾個小時才能夠被激活，而FLiCRE的標記過程只需要幾分鐘，于是研究人員設計出了FLiCRE以便能夠使用標準的基因測序技術來尋找能被FLiCRE激活的細胞，這就能夠幫助他們一次性研究數以萬計的細胞，而其它技術往往需要分析多張顯微圖像，而每張圖像中都包含有數百個細胞。

在一系列的實驗中，研究人員將FLiCRE注射到小鼠伏隔核的細胞中，并利用opsin蛋白來激活與小鼠回避行為相關的神經回路；一旦含有FLiCRE的細胞中的鈣離子濃度（小鼠正在躲避某種東西的細胞指標）飆升的話，細胞就會發出永久性的紅色，并通過顯微鏡能夠觀察到；此外研究人員還對細胞的RNA進行了測序來觀察哪些細胞含有熒光蛋白，并能產生神經活性的逐個細胞記錄。研究者Christina Kim指出，我們的目的就是繪制出活體動物中大腦區域之間互相連接的圖譜，然而這是一個非常困難的問題，FLiCRE工具的好處就是，其能幫助我們在一個區域內脈沖并激活神經元，隨后記錄所有連接的下游神經元，而這或許就是一種有效的方式能幫助觀察長距離的大腦活性連接。

在接下來的實驗中，研究人員使用了第一次實驗所獲得的細胞活性圖，此外他們還調整了FLiCRE以便蛋白質能夠表達opsin蛋白，該蛋白還能被橙色光所控制來改變神經元的活性；當在細胞中激活FLiCRE后，每當小鼠進入到特定房間時，研究人員就通過光纖植入物來發出橙色光，而作為回應，小鼠會避開那個房間，這就表明，FLiCRE的確能夠確定大腦中驅動機體回避行為的特殊細胞。

FLiCRE的開發和測試結合了化學、遺傳學、生物學和神經科學，以及這些學科內的許多專業，因此研究人員認為，FLiCRE工具具有廣泛的應用價值，包括對大腦以外的其它細胞進行研究等。目前研究人員正在研究FLiCRE的其它版本，目的是簡化流程；研究人員希望能夠簡化其結構，使其能夠與其它生化事件一起工作，比如蛋白質的相互作用或神經遞質釋放等。