神经递质（NTs）和神经调质（NMs）在大脑的功能和行为调控中扮演着至关重要的角色，因此对其动态变化的监测对于理解神经系统的运行机制至关重要。近年来，基因编码的神经递质/神经调质指示剂（GENIs）的开发，为我们提供了实时监测NTs和NMs的全新工具，这一进展推动了神经科学领域的研究。GENIs不仅能够揭示在健康和疾病状态下NTs及NMs的时空信息，还能够揭示非经典NTs/NMs的释放机制，以及神经元与其他细胞之间的沟通。

在此，强烈推荐北京大学李毓龙教授团队在Nature Reviews Neurosciences上发表的综述文章，题为《Pushing the Frontiers: Tools for Monitoring Neurotransmitters and Neuromodulators》。这篇文章全面总结了监测NTs和NMs动态变化的方法，重点介绍了GENIs的新进展及其在神经科学研究中的应用。文章详细探讨了GENIs的设计原理、特性、应用前景及面临的挑战，为神经科学领域的研究者提供了重要的参考与启发。

神经系统由神经元、胶质细胞等多种细胞构成，主要通过突触传递信息。在化学突触中，NTs和NMs被突触前细胞释放到突触间隙，通过与突触后细胞的受体结合而发挥作用。经典的神经递质如谷氨酸、GABA以及乙酰胆碱（ACh）通过离子型受体和G蛋白偶联受体（GPCRs）迅速激活或抑制突触后细胞，而神经调质则通过GPCRs引发较为缓慢且广泛的信号传递。这些化学信号参与着觉醒、注意力、感知和学习等多种生理过程，并与多种脑部疾病（如阿尔茨海默病、帕金森病、抑郁症等）密切相关。因此，高时空分辨率地监测细胞外NTs和NMs的浓度及其动态变化，对于理解健康和疾病状态下的细胞间通信至关重要。

如同孔子所言：“工欲善其事，必先利其器。”南非生物学家、诺贝尔奖得主Sydney Brenner也曾指出，科学的进步依赖于技术的革新。如今，我们正处于一个能够以全新的时空分辨率追踪NTs和NMs的时代。

非基因编码的方法在NTs和NMs的研究领域中同样具有重要应用。电生理学方法虽然能够提供高时间分辨率，但存在技术要求高、通量低等缺点。微透析技术则通过半透膜收集细胞外空间内的化学物质，能够实现高灵敏度的检测，但其在空间分辨率和长期监测方面存在局限。电化学技术，包括快速扫描循环伏安法（FSCV），能够在亚秒级时间尺度下检测神经递质，但对于某些化学物质的识别仍面临困难。

与这些传统方法相比，基因编码传感器为NTs和NMs的监测提供了更多可能性。它们在特定细胞类型中长期表达，支持对NTs和NMs的持续成像。其中，GENIs由配体结合模块和荧光模块组成，通过配体结合引发系列变化，这使得它们成为研究神经信号传递的重要工具。

GENIs的快速发展扩展了可用工具集，适用于多种生物体的神经科学研究。它们能够将神经化学信号转化为荧光变化，允许通过一系列成像技术进行监测。在自由活动动物中，光纖光度法因其便携性和简便性而被广泛采用。对于头固定动物，先进的显微镜技术则被用于更复杂的信号搜索。

尽管GENIs展现出了高时空分辨率的优势，但过度表达可能对内源信号造成干扰。因此，精确控制GENI的表达水平是必要的。未来，传感器的开发商和用户应紧密合作，以推动GENIs和其他生物传感器的优化与应用。

总之，GENIs不仅推动了神经科学的发展，也为药物筛选和体内验证提供了重要工具。在与其他技术（如光学传感器、基因编辑等）的结合应用下，我们有望更深入地解析神经调节机制及其在健康与疾病中的角色。强烈推荐对生物医疗感兴趣的研究者关注尊龙凯时领域的最新进展，助力共同的科学探索之旅。