光子技術(shù)可以控制大腦的活動和不安障礙

博禾醫(yī)生
能夠高度精確地控制神經(jīng)元
到目前為止,要刺激特定的神經(jīng)元,通常只能依靠電脈沖這種不精確和難以控制的技術(shù)。光遺傳學技術(shù)使研究人員在使用新的光控制方法刺激神經(jīng)元的同時,還可以按照意愿控制神經(jīng)元的開關(guān)。
在這項實驗中,研究人員首先將這些鼠神經(jīng)元改造成對光非常敏感,然后通過植入的光纖,用藍光照亮位于大腦杏仁核區(qū)域的特定神經(jīng)電路。杏仁核是大腦中應對恐懼、侵略等基本情緒的核心部分,也是嚙齒類動物控制不安的部分。結(jié)果顯示,這些原本因恐懼而退縮到角落的小鼠開始勇敢地探索周圍的環(huán)境。
實驗原理簡單:首先,生物學家必須確定視蛋白。這是存在于綠藻等感光生物體內(nèi),可以檢測到光的蛋白。其次,分離看蛋白的基因,利用轉(zhuǎn)基因處理的無害病毒作為載體,將基因插入腦神經(jīng)元,看蛋白的DNA(DNA)成為腦神經(jīng)元的遺傳物質(zhì)的一部分。最后,研究人員精巧地將薄光纖穿過層層神經(jīng)組織,將光線送到正確的位置。這些表現(xiàn)蛋白的轉(zhuǎn)基因神經(jīng)元暴露在光照下,可以傳導電流(即腦語言)。一些視覺蛋白,如響應藍光的光敏蛋白可以激活神經(jīng)元,而響應黃光的鹽細菌視覺紫紅質(zhì)等其他視覺蛋白可以抑制神經(jīng)元,因此神經(jīng)元的開合可以人為控制。
在后續(xù)實驗中,研究人員擴大了光束照射的范圍,激活了鼠腦杏仁核區(qū)域更多的神經(jīng)電路。結(jié)果發(fā)現(xiàn),以前的實驗消失了老鼠勇敢的效果,老鼠還處于膽小、精神緊張的狀態(tài)。這意味著,激活多個神經(jīng)回路并沒有對動物的行為產(chǎn)生影響,這凸顯出瞄準大腦中單個回路的重要性,而目前缺乏針對性并且常常會產(chǎn)生副作用的藥物治療也可能在某種程度上彼此相克。
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