摘要:
将激光对准老鼠的大脑,可以让它们“看到”实际上并不存在的线条。该结果在期刊《科学》中进行了描述,代表着科学家首次通过实验室手段创造了一种特殊的视觉感知。
纽约威尔康奈尔医学院的神经学家和精神病学家康纳利斯顿说,这项工作“在技术上令人惊叹”。“我认为这个领域的每一位神经科学家都会对此感兴趣。”监控和控制神经细胞或神经元的精确集合的能力可以帮助解决一些重要的问题,包括某些神经元群如何创造体验。
这个实验使用了光遗传学技术,其中激光可以激活大脑中的神经元(SN: 1/30/10,第18页)。神经元经过基因改造,携带一种蛋白质,这种蛋白质可以使它们响应光线发送信号。
神经遗传学家和精神病学家Karl Deisseroth表示,当光遗传学在大约15年前首次出现时,每个人都希望实现对感知及其后续行为的精确控制。斯坦福大学霍华德休斯医学研究所的研究员迪索拉斯说:“实现这一目标令人兴奋。
Deisseroth和他的同事首先监测了观察水平线或垂直线的小鼠大脑中的神经元。每只老鼠都经过训练,当它看到上面训练的线条的方向时,就会舔面前水龙头上的水。
然后,研究人员开始人工唤起线条的相同视觉。起初,鼠标显示的是非常模糊的实线。当光线变得如此微弱以至于老鼠挣扎时,光遗传学刺激改善了它们的表现。然后,研究人员在没有任何视觉输入的完全黑暗的环境中测试小鼠,发现只有激光才能产生对线条的感知。
刺激大约20个对真实视觉有反应的神经元,会让老鼠正确地“看到”正确的视觉,从而舔东西。
积极结果的进展创造了一个“逐渐和渐进的发展过程,逐渐建立,‘哦,我的上帝,这实际上是在工作!’”戴斯罗特说道。这些人工刺激的神经元以其他方式触发其他神经元的级联发射,这暗示着大脑的视觉部分会照常对真实视觉做出反应。
Deisseroth表示,一些关键的进展导致了实验的成功:一种由液晶精心控制的精确激光,以及一种新的光响应蛋白ChRmine的发现。即使是昏暗的光线也可以激活这种蛋白质,这是一个有用的功能,因为太多的光线会损害大脑。
Deisseroth说,类似的方法允许科学家创造其他种类的感知,如嗅觉、触觉和味觉。这种方法还允许研究人员控制与更复杂的大脑任务相关的神经元的集合。“例如,你可以很容易地想象使用类似的工具来学习记忆,”利斯顿说。
标签:神经细胞