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光遗传学:能够用光来控制大脑神经细胞

奇闻007手机版 A+ A-  2012-02-09 15:54

  在电影《黑衣人》中,特工处理完外星人出没现场之后都会掏出一个发光棒,让围观群众“往这儿看”,然后强光一闪,围观者的短时记忆就被抹去,不再记得见过奇怪外星生物的经历。真的有这样的技术,能够用光来控制大脑吗?简短的答案是,有。但是可能没有电影里表现的那么简单。

  大脑就像由许许多多个电子元件构成的一个复杂的电路,每一个神经细胞都像是一个电子元件,所以又被称为“神经元”。目前认为,大脑中大约有1000亿个神经细胞,每个神经细胞可以与其它神经细胞产生大约1000个联系,从而构成了极其复杂的神经网络。神经细胞的细胞膜上有许多种蛋白质,有的蛋白质可以控制钠、钾等离子在细胞内外的浓度,被称为“离子通道”;还有的可以接受其它神经细胞释放的神经递质信号,被称为“神经递质受体”。它们调控了神经细胞的兴奋或抑制,就像电路的开关。

  《黑衣人》中的记忆消除棒

光遗传学:能够用光来控制大脑神经细胞
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  虽然神经科学在过去的二三十年中取得了非常快速的发展,但是,离我们完全地了解大脑的工作原理还有很远。这其中的原因之一是我们很难把大脑中不同种类的神经细胞区分开来,实时地在活体动物中研究它们在大脑行使功能时的作用。近几年,一种新的技术“光遗传学”为研究大脑中特定细胞的功能提供了新的工具。

  通过对神经细胞的“修饰”,科学家们已经可以自由地控制这些神经细胞的“开”或者“关”。由于用来修饰神经细胞的蛋白质是一种光感蛋白,所以这项新的技术被称为“光遗传学”。光遗传学通过把一个能够感受光刺激的离子通道蛋白的基因转入神经细胞,使神经细胞在它的细胞膜上表达这种蛋白,然后用光来控制这种蛋白的开放或关闭,从而控制神经细胞的兴奋或者抑制。

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