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光子技术控制大脑活动或可治焦虑症
来源:互联网  时间:2017-08-24  

可高度精确地控制神经元

到目前为止,要刺激特定的神经元,通常只能依靠电脉冲这种不精确和难以控制的技术。而光遗传学技术则可让研究人员使用一种新的光控方法高度精确地对神经元进行刺激,同时还能按照意愿控制神经元的开合。

在这项实验中,研究人员先将这些小鼠神经元改造得对光非常敏感,然后通过植入的光纤,用蓝色光照亮位于大脑杏仁核区域的一个特定神经回路。杏仁核是大脑中应对恐惧、侵略等基本情绪的核心部位,也是啮齿类动物控制焦虑的部分。结果显示,这些本来因恐惧而退缩到角落的小鼠开始勇敢地探索周围的环境。

实验原理很简单:首先,生物学家要确定一个“视蛋白”,这是一种存在于绿藻等感光生物体体内、可让它们探测到光的蛋白。接下来,分离出视蛋白的基因,然后利用经过转基因处理后的无害病毒作为载体,将基因插入到大脑神经元中,视蛋白的DNA(脱氧核糖核酸)会成为大脑神经元的遗传物质的一部分。最后,研究人员精巧地让细薄的光纤穿过层层神经组织,将光送到正确的位点。当这些表达视蛋白的转基因神经元暴露在光照射中时,就能够传导电流(也就是大脑的语言)。有些视蛋白,比如响应蓝色光的光敏蛋白可以激活神经元,而响应黄色光的盐细菌视紫红质等其他视蛋白则会抑制神经元,如此一来,神经元的开合就可以人为加以控制了。

在后续实验中,研究人员将光束照射的范围扩大了一些,激活了小鼠大脑杏仁核区域中更多的神经回路。结果发现,之前实验让小鼠变得勇敢的效果消失了,小鼠仍然处于胆小、精神紧张的状态。这意味着,激活多个神经回路并没有对动物的行为产生影响,这凸显出瞄准大脑中单个回路的重要性,而目前缺乏针对性并且常常会产生副作用的药物治疗也可能在某种程度上彼此相克。

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