

雄心勃勃的研究人员认为,他们可能只需 五年时间就能绘制出人脑图谱,通过先进的成像技术来解析神经元之间复杂的网络。一位奥地利科学家有另一种想法:反向操作,通过操纵神经元来弄清楚它们的作用。为了实现这一目标,Gero Miesenboeck 和他的研究生们正在进行 光学心灵控制,给果蝇植入虚假记忆,让它们从从未犯过的错误中学习。他们还在继续他们关于飞行无头果蝇的开创性研究。
在今年 TED 演讲的一段新发布的视频中,牛津大学教授 Miesenboeck 解释了他在光遗传学领域的开创性工作,该领域涉及基因改造神经细胞以对光做出反应。脉冲激光照射改造过的神经元可以模拟大脑冲动,从而使 Miesenboeck 和他的同事们能够研究接下来会发生什么。
正如他在下面视频中所解释的,果蝇的神经元被改造后,在暴露于光线时会产生对光敏感的“孔”,这些孔会打开。打开的孔允许电流通过,神经元就会发出电脉冲。其他人则利用光遗传学,例如让 果蝇在看到蓝光时闻到香蕉味。
这个技术甚至对没有大脑的果蝇也有效——Miesenboeck 的前研究生 Susana Lima 切掉了经过光遗传学改造的果蝇的头,并用激光脉冲刺激果蝇相当于脊髓的部分。无头果蝇竟然飞了起来,这意味着 Miesenboeck 和 Lima 能够通过模拟大脑冲动来远程控制无头果蝇。
Miesenboeck 表示,无头果蝇的研究最早发表于五年前,自那时以来,科学家们已经取得了长足的进步——他们现在能够干预动物的心理活动。他将心理活动解释为包括一个“行动者”(大脑的决策中心)和一个“批评者”(不断对行动者的决定提供评论)。
“你可以把这种挥之不去的内心声音想象成与天主教会相当的大脑功能,如果你像我一样是奥地利人……或者如果你是犹太人,那就是你的母亲,”Miesenboeck 说。按照这个逻辑,Miesenboeck 认为构成“批评者”的细胞是智力的关键组成部分。他推测,如果他能识别出批评者细胞并对其进行改造,他就可以人为地“唠叨”行动者细胞簇,促使其改变行为。这样,果蝇就应该会从它认为自己犯过的、但实际上并未犯过的错误中学习,他解释道。

在一系列实验中,他让一只果蝇在飞行时“记住”避开某种气味。通过各种果蝇行为实验,Miesenboeck 将批评者中心缩小到了仅仅 12 个细胞的簇。这项知识可以使神经科医生和心理学家更深入地了解驱动行为的生理网络。还有许多工作要做——例如,还没有人弄清楚批评者细胞究竟是如何工作的——但这仍然是一项令人兴奋且有前景的工作。
“我发现,看到模糊的心理概念逐渐消失,转变为对心智的物理、机械式理解——即使这只是对一只果蝇心智的理解——令人振奋,”Miesenboeck 说。