哈佛科学家利用激光控制和引导活体蠕虫

CoLBeRT/Samuel Lab/哈佛大学脑科学中心

哈佛大学的研究人员已经找到了无需电线或电极即可操控线虫行为的方法,从而为更深入地理解少量神经元如何影响动物行为打开了大门。该大学脑科学中心(Center for Brain Science)的科学家们已经成功地利用纯粹的激光控制了微小线虫秀丽隐杆线虫(C. elegans)的神经系统。

该系统名为CoLBeRT,意为“实时控制运动和行为”(并以喜剧演员斯蒂芬·科尔伯特的名字命名,他通过观众电视屏幕的光芒来操纵观众),它利用了表达某种对光敏感的离子通道蛋白基因的线虫,这些蛋白与人眼中的蛋白相似。该系统需要对线虫进行基因改造,使其对特定指令做出反应,这个过程相对简单,因为秀丽隐杆线虫只有302个神经元。

这些经过基因改造的神经元中的每一个都与特定的行为相关,例如前进或后退,甚至是繁殖。这些对光敏感的蛋白使这些神经元对不同颜色的光敏感,从而使CoLBeRT能够使用不同波长的激光来刺激或抑制这些神经元。

虽然操纵微小蠕虫可能看起来并非什么大事,但研究人员展示了一种无线控制另一种动物神经系统的方法,从而控制其行为(是的,就像在电影《裸枪》中那样)。在像人类这样拥有复杂神经系统的生物中重复这项研究将是一项更艰巨的挑战——人类有1000亿个神经元,而线虫只有302个——但这项研究可以教会科学家很多关于行为在大脑中的起源以及神经回路如何工作。

请在下面的视频中观看这一过程,研究人员通过一束蓝光诱导线虫产卵。光线到达正确的神经元并在第8828帧(大约43秒处)刺激了该行为。

来自Samuel LabVimeo 上的 用激光诱导蠕虫产卵

CoLBeRT

 

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