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科学家开发新型大脑植入物 能远程控制小鼠之间的“社会互动”

时间:2021-05-11 11:47:35 | 来源:cnBeta

原标题:科学家开发新型大脑植入物 能远程控制小鼠之间的“社会互动” 来源:cnBeta.COM

据外媒New Atlas报道,科学家们通过使用光来瞄准转基因的神经元,展示了控制大脑特定区域的新的和令人兴奋的方法。这种技术被称为光遗传学,有可能治疗从瘫痪到失明等许多衰弱的健康状况。西北大学的科学家们在这一领域有了新的突破,他们首次使用一种新型植入物对小鼠之间的社会互动进行“编程”,他们说这为理解复杂的个体群体中等级和关系的形成方式奠定了基础。

光遗传学是基于这样的想法:一些细胞含有使它们比其他细胞对光更敏感的蛋白质,通过将赋予这些特征的基因插入新细胞,它们的行为在暴露于光下时可以被改变。西北大学的科学家们在新开发的大脑植入物的帮助下,通过给小鼠配备表达光敏藻类基因的改变后的神经元,能够在转基因小鼠身上做到这一点。

这种植入物被描述为同类中的第一个。这个微小的无线设备有半毫米厚,位于皮肤下面,但在头骨的外表面。通过将一个装有LED的细小而灵活的丝状探针向下伸入大脑,研究人员能够通过附近电脑的无线近场通信实时操作灯光。

设计该实验的西北大学神经生物学家Yevgenia Kozorovitskiy说:“用以前的技术,我们无法观察多个动物在复杂环境中的社会互动,因为它们被拴住了。纤维会断裂,或者动物会纠缠在一起。为了在现实环境中提出有关动物行为的更复杂问题,我们需要这种创新的无线技术。摆脱绳索的束缚是非常巨大的。”

科学家们将这项新技术应用于实验中,小鼠能够像其他正常小鼠一样表现,这使他们能够对动物群体之间的社会互动进行首次光遗传学研究。

这些啮齿动物在一个围栏内相互靠近,科学家利用他们的技术激活了与高阶执行功能相关的大脑区域的神经元。这导致了小鼠之间社会互动的频率和持续时间的增加,这能够通过关闭刺激而得到逆转。科学家们还可以任意选择两只小鼠来加强互动。

Kozorovitskiy表示:“我们实际上没有想到这能起作用。据我们所知,这是对长期以来关于社会行为中神经同步的一个主要假设的首次直接评估。”

由于光遗传学涉及到对神经元的基因改造,它目前还没有被批准用于人类。在这种情况下,是为研究人员提供了一种研究小鼠模型中神经元之间的连接性以及对不同刺激的神经递质释放的方法。

领导这项技术开发的 John A. Rogers表示:“孤立的动物的大脑活动是有趣的,但是超越对个体的研究,对复杂的、社会互动的群体进行研究,是神经科学中最重要和令人兴奋的前沿领域之一。我们现在有技术来研究这些群体中个人之间的纽带是如何形成和断裂的,并研究社会等级制度是如何从这些互动中产生的。”

这项研究发表在《自然-神经科学》杂志上。

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