操纵神经细胞使老鼠看到不存在的东西

2019-09-10 15:57 admin

将激光瞄准老鼠的大脑可以使他们“看到”实际上并不存在的线条。 7月18日在科学[​​123]在线描述的结果,代表了科学家第一次用实验室技巧创造出特定的视觉感知。
这项工作“技术上令人惊叹”,神经科学家和精神病学家Conor说道。 Liston在纽约市威尔康奈尔医学院。 “我认为这个领域的每个神经科学家都会非常感兴趣地研究这个问题。”监测和控制神经细胞或神经元精确集合的能力可以帮助解决大问题,包括某些神经元组如何创造经验。

该实验使用了光遗传学,一种激光激活大脑神经元的技术(

SN:1/30/10,第18页)。 Ť他对神经元进行基因调整,携带一种蛋白质,促使它们发出信号以响应光线。

当光遗传学在大约15年前首次出现时,每个人都希望能够实现对感知的精确控制,以及随后的行为,开创这项技术的神经科学家和精神病学家Karl Deisseroth说。 “达到这一点令人兴奋,”斯坦福大学霍华德休斯医学研究所研究员Deisseroth说。

Deisseroth和他的同事们首先监测了正在观察水平或垂直线的小鼠大脑中的神经元。每只老鼠都经过训练,当它看到训练过的线条的方向时,从它前面的喷口舔水。

然后研究人员开始人为地唤起对线条的同样看法。最初,小鼠显示出非常微弱的真实线条。当线条变得如此微弱以至于小鼠挣扎时,光遗传学刺激改善了它们的表现。然后研究人员在完全黑暗的情况下对老鼠进行了测试,没有任何视觉输入,并且发现只能用激光产生对线条的感知。刺激大约20个对真实视觉有反应的神经元导致小鼠正确“看到”正确的视力,并因此舔。

这种积极结果的进展创造了“缓慢建立的渐强,'哦,我的天哪,这实际上正在发挥作用!'”Deisseroth说。

这些人工刺激的神经元启动其他神经元的级联,以一种暗示可视化的方式发射大脑的一部分正在响应,因为它通常会真实地看到。

Deisseroth说,一些关键进展导致了实验的成功:精确控制了液晶的精确激光,并发现了一种新的光响应蛋白,称为ChRmine。即使昏暗的光线也可以激活这种蛋白质,这是一种有用的特性,因为过多的光线会损害大脑。

类似的方法可以让科学家创造出其他种类的感知,例如气味,触觉和口味,Deisseroth说。该方法也可以让研究人员控制涉及更复杂的大脑任务的神经元集合。 “你可以很容易想象使用类似的工具来研究记忆,例如,”利斯顿说。