.你可以&ldquo；远程&rdquo；无需安装控制装置；操纵&rdquo；生物大脑？

发表在《自然》杂志上的最新研究一发表就迅速进入热门搜索领域：

虽然这个实验的对象不是人类而是老鼠，但许多网民的第一反应是“我不知道”；这太危险了&ldquo；有点反人类：

那么这真的是一种特别可怕的技术吗？

事实上，这项研究主要是使用某些技术手段，用特殊的光照射鼠标头部，打开它的&ldquo；运动模式&rdquo&mdash；&mdash；我忍不住四处游荡。 这可以说是真的·；体育锻炼（手动狗头）。

此外，这项技术确实是一项突破。根据斯坦福大学的说法，这是科学家首次成功地远程控制正常生物体的神经回路而不侵入大脑。

在整个过程中，没有植入装置，也没有对小鼠的头皮和颅骨造成损伤。

同时，它不仅是一种技术探索，在神经系统疾病的治疗中也具有一定的应用价值。

让我们详细看看。

使用近红外光远程控制脑细胞

事实上，利用光来控制脑细胞是一项相对成熟的研究。最典型的技术之一是光遗传学，被科学界评为“过去十年”；生物学十大突破&rdquo；其中一项甚至被预测为诺贝尔研究成果（获得“诺贝尔风向标”拉斯克奖）。

这项技术也是由斯坦福大学提出的，具体指的是将外源（不是人体自然产生的）光敏蛋白基因引入脑细胞，使脑细胞能够在细胞膜结构上表达光敏蛋白。

然后，用特定波长的光照射这些细胞，可以控制光敏蛋白的激活和关闭，从而激活或抑制大脑中的神经元，从而实现“发光”；控制脑细胞&rdquo；意图

但是，这项技术一直存在缺陷&mdash&mdash；

必须安装光学植入物，并将光纤扎带插入颅骨。

这是因为光遗传学严重依赖可见光，而大脑不透明，不能被可见光穿透。

然而，植入设备不仅会造成组织损伤，还会限制生物体的自由移动。研究生物体自然行为下的脑神经活动将变得困难。

在最新的研究中，科学家们终于成功地从小鼠头部移除了植入装置。

他们发现了一种近红外光，即1000-1700nm的近红外双区带，可以在高度分散的脑组织中保持高穿透性。

如何在不植入光学设备的情况下通过光学信号控制脑细胞？这是指生物体中一种叫做TRPV1的蛋白质。去年，诺贝尔生理学或医学奖授予了它的发现者。

具体来说，它是一种辣椒素受体，一种对热和疼痛作出反应的离子通道蛋白；疼痛是非常敏感的。

植入响尾蛇体内，响尾蛇可以在黑暗中捕食温血动物；植入小鼠视网膜锥体细胞后，它可以让小鼠在红外光谱中看到东西。

然而，科学家们将热敏分子植入小鼠神经元，发现它对近红外光的热信号没有影响，因为光热信号仍然太小。

这里的植入指的是用TRPV1包裹的腺病毒转染靶神经元，也就是说，将DNA、RNA或蛋白质导入细胞。

所以他们设计了另一个&ldquo；传感器&rdquo；被称为“心智”的分子被设计用来吸收和放大红外光。这样就完成了整个系统的原理设计。

希望它能用于治疗神经系统疾病

下一步是进行进一步的实验来验证这个理论是否可行。科学家首先在小鼠大脑运动皮层一侧的神经元中加入TRPV1通道，然后注入minds分子，最后观察小鼠的行为。

△ 秃顶的老鼠使光线更容易穿透

他们惊讶地发现，当围栏上方1米处的红外光打开时，最初在小范围内移动的老鼠立即开始旋转，大大增加了活动范围。

黑线它代表照射前小鼠的活动轨迹，红线代表照射中，灰线代表照射后。

对照组小鼠没有这种反应。换句话说，近红外光对小鼠脑运动细胞的刺激是有效的。他们还将这两种分子注射到小鼠表达多巴胺的神经元中。两天后，红外光聚焦装置被放置在小鼠的Y型迷宫中。

结果表明，小鼠对能刺激多巴胺神经元的红外光敏感；上瘾的；，在阳光下呆的时间最长。

△ 不同的颜色代表老鼠的停留时间，红色是最长的

嗯，它又起作用了。运动神经元位于大脑上方，多巴胺神经元位于大脑底部，这也表明这种由近红外光控制的非侵入性方法对大脑任何区域的神经元都有效。

根据本文通讯作者洪国松的说法，本研究的目的主要是实现神经科学中最大的未满足需求之一&mdash&mdash；

在小鼠中，在自由活动（如社交互动）下观察并记录其大脑深处特定脑细胞和回路的功能。

此外，这种方法还有助于更好地理解人类的认知系统。如果这项技术最终成熟，它可以用来调节病人大脑中特定的神经回路，并治疗一些神经疾病，如癫痫。

在仔细阅读了这项研究后，一些网民建议，这些研究不仅是探索神经元功能的非常重要的研究工具和方法，而且为大脑的研究提供了非常重要的基础：

一些网民希望它能用于治疗更多疾病，如阿尔茨海默病。

这项研究来自中国队

这项研究是由斯坦福大学的洪国松团队和新加坡南阳理工大学的Pu Kan团队进行的。

有两个一个工作，一个是吴翔，来自斯坦福大学的博士生，另一个是南阳理工大学的蒋宇燕。

通讯作者洪国松，斯坦福大学材料科学与工程学院助理教授，吴蔡神经科学研究所（更名为吴明华、蔡崇信）。他毕业于北京大学，获得学士学位。后来，在斯坦福大学获得化学博士学位后，他去哈佛大学做博士后工作。他于2018年加入斯坦福大学。他目前的研究方向是材料科学和神经科学。

△ 洪国松

共同作者是新加坡南阳理工大学的副教授Pu Kan。他曾毕业于中国东部理工大学，获学士学位，获复旦大学硕士学位，获新加坡国立大学博士学位，在斯坦福大学担任博士后。他的研究兴趣是高分子材料和生物材料，包括纳米技术。两位相应作者的论文被引用超过2万次。

△ 普坎

那么，你想把这项研究应用到哪里呢？