操縱神經細胞使老鼠“看見” 不存在的東西
研究人員首次利用光遺傳學來創造特定的視覺感知
四處嗅探一隻實驗室老鼠檢查了一種設備，該設備可以幫助將光傳遞到大腦中的特定神經細胞，從而以產生感知的方式激活它們。
Sean Quirin、James Marshel、Cephra Raja 和 K. Deisseroth/史丹佛大學。
將雷射照射到老鼠的大腦中可以使它們“看見” 實際上不存在的線條。 結果於 7 月 18 日在網上描述科學，代表科學家第一次創造了特定的視覺感受與實驗室的詭計。
這項工作“技術上令人驚嘆”，？ 紐約市威爾康奈爾醫學院的神經科學家和精神病學家康納·利斯頓說。 “我認為該領域的每一位神經科學家都會對此抱有極大的興趣。” 監控和控制精確的神經細胞或神經元集合的能力可以幫助解決重大問題，包括某些神經元組如何創造體驗。
實驗所用光遺傳學，一種雷射激活大腦神經元的技術（SN：2010 年 1 月 30 日，第 14 頁 18）。 這些神經元經過基因調整，攜帶一種蛋白質，促使它們發送信號以響應光。
該技術的先驅、神經科學家和精神病學家 Karl Deisseroth 表示，大約 15 年前，當光遺傳學首次出現時，每個人都希望能夠實現對感知以及隨之而來的行為的精確控制。 “達到這一點很令人興奮，” 史丹佛大學霍華休斯醫學研究所研究員戴瑟羅斯說。
Deisseroth 和他的同事首先監測了觀察水平線或垂直線的小鼠大腦中的神經元。 每隻老鼠都被訓練過，當它看到它所訓練的線條的方向時，就會從它前面的噴嘴舔水。
然後研究人員開始人為地喚起相同的線條視覺。 最初，向小鼠顯示非常微弱的真實線條。 當這些線條變得如此微弱以至於老鼠陷入困境時，光遺傳學刺激改善了它們的表現。 然後研究人員在完全黑暗的環境中測試了小鼠，沒有任何視覺輸入，結果發現僅透過雷射就可以產生對線條的感知。 刺激大約 20 個對真實視覺做出反應的神經元使小鼠能夠正確地「看到」。 正確的視力，並因此而舔。
這種積極成果的進展創造了“慢慢增強的”，“天哪，這真的有效！” 戴瑟羅斯說。
這些人工刺激的神經元引發了其他神經元的級聯放電，這表明大腦的視覺部分正在像通常對真實景像一樣做出反應。
Deisseroth 說，一些關鍵進展導致了實驗的成功：由液晶精心控制的精確激光，以及一種名為 ChRmine 的新光響應蛋白的發現。 即使是昏暗的光線也能激活這種蛋白質，這是一種有用的特性，因為太多的光線會損害大腦。
戴瑟羅斯說，類似的方法可以讓科學家創造其他類型的感知，例如氣味、觸覺和味道。 該方法還可以讓研究人員控制參與更複雜的大腦任務的神經元群。 例如，您可以輕鬆想像使用類似的工具來研究記憶？ 利斯頓說。
