光子技術(shù)可以控制大腦的活動(dòng)和不安障礙
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(xué)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(shí)，還可以按照意愿控制神經(jīng)元的開(kāi)關(guān)。
在這項實(shí)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(guò)植入的光纖，用藍光照亮位于大腦杏仁核區域的特定神經(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(lèi)動(dòng)物控制不安的部分。結果顯示，這些原本因恐懼而退縮到角落的小鼠開(kāi)始勇敢地探索周?chē)沫h(huán)境。
實(shí)驗原理簡(jiǎn)單:首先，生物學(xué)家必須確定視蛋白。這是存在于綠藻等感光生物體內，可以檢測到光的蛋白。其次，分離看蛋白的基因，利用轉基因處理的無(wú)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(guò)層層神經(jīng)組織，將光線(xiàn)送到正確的位置。這些表現蛋白的轉基因神經(jīng)元暴露在光照下，可以傳導電流(即腦語(yǔ)言)。一些視覺(jué)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(jué)紫紅質(zhì)等其他視覺(jué)蛋白可以抑制神經(jīng)元，因此神經(jīng)元的開(kāi)合可以人為控制。
在后續實(shí)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域更多的神經(jīng)電路。結果發(fā)現，以前的實(shí)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(zhù)，激活多個(gè)神經(jīng)回路并沒(méi)有對動(dòng)物的行為產(chǎn)生影響，這凸顯出瞄準大腦中單個(gè)回路的重要性，而目前缺乏針對性并且常常會(huì )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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