據物理學家組織網近日報道，哈佛大學的科學家利用精確定向的激光，能夠管控動物大腦內(nei) 的神經元，將它們(men) 的感覺輸入轉化成行為(wei) ，指示其朝著科研人員選中的方向轉動。此外，科學家甚至還能植入錯誤的感覺信息，使動物形成錯誤的感知，並作出相應舉(ju) 動。相關(guan) 研究報告發表在最近出版的《自然》雜誌上。
 

        科研人員稱，實驗所用的透明線蟲隻有302個(ge) 神經元。他們(men) 能夠通過操控線蟲大腦內(nei) 的神經元管控其行為(wei) 。這項研究十分重要，因為(wei) 控製簡單生物的複雜行為(wei) ，有助於(yu) 我們(men) 了解它們(men) 的大腦構造，或是更複雜的神經係統將如何運行。這同時也為(wei) 神經回路的研究提供了一個(ge) 框架，例如應如何操控它們(men) ，需要操控哪些回路，又能在它們(men) 內(nei) 部產(chan) 生什麽(me) 活動模式。
 

       目前，大多數研究途徑都是在破壞神經元後才能發現其對於(yu) 哪種特定的行為(wei) 是必須的。而研究團隊希望能在不損壞神經係統的情況下，通過“挾持”關(guan) 鍵神經元來管控行為(wei) ，強迫動物作出他們(men) 所期望的動作，並繪製出整個(ge) 神經係統的連接圖。
 

       借助遺傳(chuan) 工具，研究人員設計出神經元能夠發出熒光的線蟲，這使科學家能輕鬆對它們(men) 進行追蹤。同時，他們(men) 還修改了線蟲神經元的光敏基因，這意味著其可以被激光脈衝(chong) 激活。但最大的挑戰在於(yu) 研發追蹤線蟲所需的硬件設備及在瞬間瞄準所需的神經元。他們(men) 表示，他們(men) 的目標是隻激活一個(ge) 神經元。由於(yu) 動物在不停地運動，以及大量的神經元都聚集在生物頭部附近，使得實現這點很具有挑戰性。因此就需要獲得動物的影像，並對圖片進行處理，識別出神經元以追蹤動物，再將激光射向特定的神經元。這一切需要在20毫秒內(nei) 完成。
 

       為(wei) 了克服這些挑戰，科研小組最終使用了可移動桌麵以保持爬行的線蟲能一直處在攝像機和激光下方的中間位置。他們(men) 還定製了計算機的軟、硬件，以保證這一係統能在極短的時間內(nei) 正常工作。實驗結果顯示，新係統不僅(jin) 能夠控製線蟲的行為(wei) ，使其按要求左轉、右轉或沿環形爬動，還能控製它們(men) 的感覺。例如科學家就利用該係統哄騙了線蟲的大腦，使其認為(wei) 食物就在附近，興(xing) 衝(chong) 衝(chong) 地直奔想象中的“大餐”。
 

       下一步，科研團隊將繼續探索新係統還能操控線蟲做出哪些行動。同時，他們(men) 也將對現有的攝像機和計算機硬件係統進行改進和升級，希望將該係統的運行速度從(cong) 20毫秒加速至1毫秒，使其能應用於(yu) 斑馬魚等更複雜的動物。