多年以来，人们试图通过对大脑一致周边进行电击来改进或治疗帕金森等运动阻滞或抑郁症等神经窒碍疾病。不可胜数的神经疾病患者是以得以缓解病情。然则，这项医治会牵涉到脑部大量未知的神经元。假设能够准确管教某几个管制疾病的神经元或将打开医治神经性疾病的大门。
明天，哥伦比亚大学的神经科学家初度经由过程激活老鼠视觉皮层的几个神经元来管制老鼠的视觉行为。这项研究证领会特定的神经元会合在举止中具备因果关系。该研讨宣布在《Cell》杂志上。
光学遗传技艺“照亮”大脑神经元
研讨职员使用了新的光学综合东西来辨认小鼠在发展视觉观测时的大脑皮质小我。这种叫做“双光子成像”的光学遗传妙技具有极高的分辨率，可以切确到单细胞并同时靶向选定的差别神经元来管教小鼠举动。
双光子成像妙技是脑科学研讨的热门前沿技能，可制造全景式脑连贯图谱与功能动静图谱。它以更高的区分率突破尺度的壁垒，将宏观神经元与个别举止分割到共同。
相较于单光子激起，双光子诱发具有良好的光学断层、更深的生物机关穿透等优势。值得一提的是，双光子激光器一样平常都比较轻，可以在小植物的头部颅窗上实时记载数十个神经元与上千个神经突触的旌旗灯号。
研究人员使用神经回路的双光子钙成像与双光子光遗传学对小鼠发展试验。使用钙成像可以跟踪肯定哪些神经元在活动，使用光遗传学可以率性激活神经元。如此一来，双光子激光器便能以单细胞精度对小鼠的大脑进行钙成像与光遗传学研究。
刺激两个神经元便能牵制视觉举动
研究人员先给老鼠注入病毒以便能够察看大脑中的神经元勾当内容。接着将小鼠置于双光子显微镜下观察老鼠在小型跑步机上跑步时的脑部勾当。在两周的岁月里，研究人员锻炼老鼠看到垂直条状物就舔舐水嘴（a water spout），将老鼠的视觉刺激转化为行为形式。每当老鼠看到视频屏幕上涌现漂浮的垂直条状物时他们就会去舔水。
当老鼠将视觉刺激与舔舐举动宰割起来后，研讨人员注定了老鼠大脑里对垂直条纹反响的神经元集合，并运用双光子激光从头刺激这些神经元。这种反复刺激让老鼠舔水的次数超过预期设定，以至在不有视觉刺激的状况下也会诱发舔水举止，就像是老鼠看到垂直条形物异样。
随后，钻研人员进一步必定了牵制举动的神经元。只需求刺激两个神经元就可以利诱小鼠的舔舐水嘴的举动。
重现编写神经回路
该研究的资深作者与哥伦比亚大学生物科学传授Rafael Yuste说：“这是几十年来我履行室最打动民意的任务，由于我们证明皮质组合是行为的枢纽，我们可以扭转动物的举动展现。其它，数据表明神经元鸠合是视觉刺激的外部表征。”
这项研究在医学上大约有重粗心义。以单细胞切确度识别心思学相关的神经元斥逐可用于重新布局靶神经元之间的活动内容，从头编程舛讹的神经回路。这有助于治疗像是阿尔茨海默氏症、帕金森病或精神决裂症之类的神经系统疾病。
值得属意的是，当然与任务相关的神经元的正确激活进步了植物的显露，但与任务有关的其他神经元的激活压榨了举止烦闷度。
论文第一作者Luis Carrillo-Reid说:“我们还远没有将这些方法用于医治患者，但这项研究可以为切确地重新编程大脑供应一个行程图，使神经科学更濒临临床。”
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参考材料：
[1] In new study, researchers controlled behavior in a mouse's brain with single-cell precision
[2] Researchers controlled the behavior in a mouse's brain with single-cell precision
