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遥控脑回路?科学家做到了

作者:admin发布时间:2022-05-09 18:48

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动动手中的设备,就能操控别人的思想和行为,听起来是比“钞能力”更厉害的超能力。最近,美国斯坦福大学的科学家们率先在小鼠身上实现了类似场景,并在《自然-生物医学工程》杂志发文介绍了详细情况。

他们怎么做到的?用了啥“黑科技”?未来,人类会不会也惨遭遥控呢?

“黑科技”的由来

一切还要从一束打向大鼠脑袋的蓝光说起。

这束蓝光,开启了用光调控神经功能的大门,让光遗传学技术(optogenetics)应运而生,迅速成为各地脑科学实验室的标配。

简单来说,光遗传学技术通过将光敏藻类蛋白引入动物神经元,实现用光控制神经元的活动,如意娱乐域名登录。斯坦福大学的科学家曾借此令一只患有帕金森的小鼠重新站立、行走。

然而,这项技术有一大致命缺点??依赖于可见光谱。“头骨不透明,可见光无法直接穿透,所以要想将光引导到你想刺激的细胞,通常需要侵入性的光学植入物,这很可能损伤脑组织、引发炎症。”论文通讯作者、材料科学家洪国松(音译)表示。

所以,他将目光转向了可透过头骨的红外光,在原有技术上作出改良,并用改良后的非侵入式“黑科技”,成功实现了小鼠神经回路的遥控。

新技术的两大关键分别是TRPV 1和MINDS。前者是属于热量传感器,能接收红外光(热量是红外光的另一种形式);后者则有着类似“变频器”的功能,这种纳米颗粒可以通过注射进入目标脑区,吸收并放大透过大脑的红外光。

被遥控的小鼠有何表现?

研究人员将TRPV1和MINDS先后注入小鼠运动皮层一侧同一区域的神经元,并将小鼠关在围栏中。起初,小鼠在围栏内随机探索,但当研究人员在围栏外打开一束红外光时,小鼠立即开始规律地绕圈行走。

随后,研究人员又将TRPV1和MINDS注入小鼠大脑“奖赏中心”表达多巴胺的神经元中,这些神经元位于小鼠大脑底部。此时,小鼠身处迷宫中,研究人员在迷宫外部打开了红外光。结果,小鼠开始沉浸式探索迷宫,久久不愿停歇。

在整个过程中,小鼠没有遭受脑部创伤,仍然健康活泼,也不用被传统的光纤系绳束缚,能自由活动。

意识能被操控?

在“意识操控”这件事儿上,科学家们做过一定尝试。比如,去年就有研究者通过植入物为大脑提供针对性电刺激,以改善认知功能。

不过,这些尝试最终止于局部改善,远远谈不上“有组织、有计划”的控制,离真正意义上的“意识操控”更是十万八千里。

而此次针对小鼠的“脑回路遥控”,也并没有想象中那么玄乎。它只是刺激了小鼠的神经活动,顺带影响了小鼠的特定行为。所谓的“遥控”也有范围限制??超过1米,控制就会失灵。

不过,洪国松认为,新技术确实有助于解决神经科学中最亟待解决的问题??在动物正常行为期间,灵活测试大脑深处的细胞和回路。“和人类一样,小鼠也是社会物种,”洪说。也许,新技术加持下,人类的社会认知之谜将一一破解。

◎编译作者:陈之涵

◎内容来源:

https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220322150910.htm

https://medicalxpress.com/news/2022-02-sensitive-brain-cells-micromagnets.html

https://medicalxpress.com/news/2021-07-noninvasive-technique-neurological-conditions.html

https://www.51cto.com/article/688641.html

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