大脑光遗传植入让小老鼠一秒变基友

在老鼠的头骨中嵌入神经植入物，通过激活植入物，老鼠会立即开始互动并成为朋友；当他们关掉植入物后，它们的「友谊」就停止了。

这就是美国西北大学的工程师和生物学家发布的最新研究，相关报告发布在Nature Neuroscience上。
 

首次通过无线编程使老鼠能够进行实时社交互动，而且，取消编程，老鼠的社交互动也随即停止。

该研究首创的超小型、无线、无电池、完全可植入的装置，该装置利用光来激活神经元。

该论文是第一个探索动物群体内的社会互动的光遗传学论文。

光遗传学一种用光控制神经元的方法，整合了光学、软件控制、基因操作技术、电生理等多学科交叉的技术。

自2005年，斯坦福大学Karl Deisseroth实验室通过在神经细胞中表达光敏蛋白，响应不同波长的光刺激实现对神经功能的调控，宣布人类正式拥有了精准操控大脑的工具。

植入物轻薄、灵活、无线，植入后不影响老鼠的日常活动，这也使研究人员有机会观察真实自然环境中老鼠的活动情况。

而之前，光遗传学研究需要使用光纤导线，以此来限制老鼠的活动，这也会造成老鼠在互动过程或复杂环境中的被缠住。

这个实验的设计者、论文通讯作者、西北大学神经生物学家Yevgenia Kozorovitskiy说: 「使用先前的技术，我们无法观察到多种动物在复杂环境中进行社交活动，因为它们被光纤牵制住了。光纤会断裂，或者动物会被缠住。为了在现实环境中提出关于动物行为的更复杂的问题，我们需要这种创新的无线技术。摆脱束缚的感觉真是太棒了。
 

由于人类大脑是一个由近1000亿个相互交织的神经元组成的系统，因此要探测单个神经元甚至是一组神经元是极其困难的。

光遗传学在2005年左右被引入动物模型，它提供了对特定的、基因靶向的神经元的控制，以便以前所未有的细节探测它们，研究它们的连接性或神经递质的释放。

研究人员首先对活体老鼠的神经元进行修饰，使其表达来自光敏藻类的修饰基因。然后他们可以使用外部光线来特别控制和监测大脑活动。

由于涉及到基因工程，这种方法尚未批准在人类身上进行。

Yevgenia Kozorovitskiy说：「这听起来像科幻小说，但它是一种非常有用的技术，光遗传学有朝一日可能用于治疗失明或瘫痪。」

然而，之前的光遗传学研究受到可用光传输技术的限制。虽然研究人员可以很容易地单独探测一只动物，但同时控制动物群体中灵活模式的神经活动是一个挑战。

光纤导线通常从动物的头部出现，连接到外部光源。然后一个软件程序可以用来关闭和打开光，同时监测动物的行为。
 

当老鼠在一个封闭的环境中身体靠近彼此时，Kozorovitskiy的团队无线同步激活了大脑中与高阶执行功能相关区域的一组神经元，使它们增加了社交互动的频率和持续时间。

去同步化这种刺激会迅速减少同一对老鼠的互动。在一组老鼠中，研究人员可以偏向任意选择的一对，使它们比其他老鼠互动更多。

Kozorovitskiy表示，一开始我们并没有想到这个实验会成功，根据我们的经验，这是对长期以来关于社会行为中神经同步性的一个主要假设的首次直接评估。

（编辑：厦门网）

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