hth体育下载地址科學家成功操縱動物神經係統

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    hth体育下载地址在尋求大腦將感覺輸入信號轉變為(wei) 行為(wei) 機製的理解中，哈佛大學的科學家們(men) 跨過了一個(ge) 重要的門檻。利用靶向的激光，研究人員控製了一個(ge) 動物的大腦，命令它按他們(men) 選擇的任何方向轉動，甚至輸入假的感覺信息欺騙動物，讓它以為(wei) 食物就在附近。

    Ramanathan說這項工作非常重要，hth体育下载地址因為(wei) 通過在相對簡單的動物（線蟲隻有302個(ge) 神經元）中控製複雜行為(wei) ，我們(men) 能夠了解它的神經係統是如何發揮功能的。

    Ramanathan說：“如果我們(men) 能夠了解簡單的神經係統到*控製它們(men) 的程度，那麽(me) 或許有可能我們(men) 能夠獲得對更複雜係統的全麵了解。這為(wei) 我們(men) 提供了一個(ge) 框架思考神經回路，如何操縱它們(men) ，其中操控了哪條回路，生成了哪些活動模式。”

    hth体育下载地址他補充說：“在文獻中極其重要的工作側(ce) 重在除去神經元，或研究影響神經元功能的突變以及繪製整個(ge) 神經係統的連接。這些方法大多數是通過破壞來發現特異行為(wei) 所必需的神經元。我們(men) 一直試圖解答的問題是：不破壞係統來了解它，我們(men) 能否實質上劫持這些足以控製行為(wei) 的關(guan) 鍵神經元，並利用這些神經元來迫使動物完成我們(men) 所想的事情?”

    利用遺傳(chuan) 工具，研究人員對神經元發出熒光的線蟲進行了遺傳(chuan) 工程操作，使得可在實驗過程中對它們(men) 進行追蹤。研究人員還改變了線蟲的基因使神經元對光線敏感，這意味著它們(men) 可以用激光脈衝(chong) 激活。

    hth体育下载地址zui大的挑戰是開發追蹤線蟲所需的硬件以及在一秒鍾內(nei) 靶向準確的神經元。

    他解釋說：“我們(men) 的目標是隻激活一個(ge) 神經元。這非常具有挑戰性因為(wei) 動物在移動，神經元密集地聚集在頭部附近，因此獲得動物的圖像，處理這一圖像，識別神經元，追蹤動物，定位你的激光並射向特異神經元——在20毫秒內(nei) 或每秒大約50次完成所有的事情是一個(ge) 挑戰。當我們(men) 開始時工程操作的挑戰似乎是不能克服的，但Askin Kocabaszui終發現了克服這些挑戰的途徑。”

    hth体育下载地址研究人員zui終開發的係統利用了一種可移動的工作台使得爬行的線蟲置於(yu) 一條相機和激光下。Ramanathan說他們(men) 還定製了計算機硬件和軟件確保了係統能夠以他們(men) 需要的瞬間速度運作。

    他說zui終的結果係統不僅(jin) 能夠控製線蟲的行為(wei) ，還能控製它們(men) 的感覺。在論文描述的一項測試中，研究人員利用該係統欺騙線蟲大腦相信食物就在附近，導致它徑直朝著幻想的食物爬去。

    展望未來，Ramanathan和他的研究小組計劃探究該係統能夠在線蟲中控製的其他行為(wei) 。其他努力包括設計新的相機和計算機硬件以將係統從(cong) 20毫秒提速到毫秒。速度提高將允許他們(men) 在更為(wei) 複雜的動物如斑馬魚中測試該係統。