斯坦福大學(xué)的研究人員利用改進(jìn)的光遺傳學(xué)技術(shù)，在無(wú)需自然感官輸入的情況下，在活小鼠腦內(nèi)控制甚至創(chuàng)造身臨其境的視覺(jué)體驗(yàn)。這一研究不僅擴(kuò)大了我們對(duì)哺乳動(dòng)物大腦如何產(chǎn)生和呈現(xiàn)外部世界感知的理解，而且為患有幻覺(jué)或妄想等精神疾病癥狀的患者指出了一條潛在的治療方法。

文章發(fā)表在《Science》雜志，題目為“Cortical layer–specific critical dynamics triggering perception”。

哺乳動(dòng)物感知周?chē)h(huán)境的體驗(yàn)可能源于新皮層的感覺(jué)驅(qū)動(dòng)神經(jīng)元活動(dòng)。然而，這些神經(jīng)元的活動(dòng)模式與它們對(duì)感知和行為的影響之間的關(guān)系還不明確。

光遺傳學(xué)對(duì)研究感知和行為有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，但由于技術(shù)上的限制，實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)還有不小的挑戰(zhàn)。文章一作James Marshel和同事們開(kāi)發(fā)了一種新型光遺傳學(xué)技術(shù)，能夠單獨(dú)觀察和控制小鼠新皮層上數(shù)百個(gè)神經(jīng)元。

在挖掘了600多種微生物的基因組后，Marshel等人找到了一種具有特殊光遺傳學(xué)特性的新光敏感通道蛋白（channelrhodopsin，ChRmine）。結(jié)合改良的全息光刺激技術(shù)，研究人員可以深入探查，甚至激發(fā)活小鼠視覺(jué)皮層的活動(dòng)。

據(jù)報(bào)道，這種光遺傳學(xué)刺激再現(xiàn)了小鼠受到自然視覺(jué)刺激后所激活的特定神經(jīng)元集合的活動(dòng)，表明這種方法能成功地誘發(fā)小鼠的感知，并引導(dǎo)動(dòng)物行為。更重要的是，新光遺傳學(xué)方法能夠檢測(cè)跨大范圍皮層的活動(dòng)，可以為揭示皮層各層之間神經(jīng)元活動(dòng)的動(dòng)力學(xué)以及支持哺乳動(dòng)物行為的神經(jīng)生物學(xué)提供新見(jiàn)解。