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多年以来，人们试图经过对大脑不合地域发展电击来改良或治疗帕金森等运动障碍或抑郁症等神经障碍疾病。浩如烟海的神经疾病患者于是得以减缓疾病状况。然而，这项治疗会带累到脑部少许未知的神经元。假如能够粗略管制某几个管束疾病的神经元或将掀开治疗神经性疾病的大门。 

明天，哥伦比亚大学的神经科学家初次通过激活老鼠视觉皮层的几个神经元来管束老鼠的视觉行为。这项研讨证相熟特定的神经元斥逐在举止中具备因果干系。该钻研公布在《Cell》杂志上。 

 

光学遗传手艺“照亮”大脑神经元 

钻研人员使用了新的光学解析器械来辨认小鼠在进行视觉考查时的大脑皮质小我私家。这种叫做“双光子成像”的光学遗传技艺具有极高的判别率，可以精确到单细胞并同时靶向选定的分歧神经元来管制小鼠举动。 

双光子成像技术是脑科学钻研的抢手前沿技术，可制作全景式脑邻接图谱与从命信息图谱。它以更高的鉴识率打破规范的壁垒，将宏观神经元与个体行为豆割到一路。 

相较于单光子诱发，双光子激起具备良好的光学断层、更深的生物构造穿透等优势。值得一提的是，双光子激光器一般都对比轻，可以在小植物的头部颅窗上实时记载数十个神经元与上千个神经突触的旌旗灯号。 

 

 

研究人员应用神经回路的双光子钙成像与双光子光遗传学对小鼠进行实行。应用钙成像可以跟踪必然哪些神经元在活动，应用光遗传学可以肆意激活神经元。云云一来，双光子激光器便能以单细胞精度对小鼠的大脑发展钙成像和光遗传学研讨。 

刺激两个神经元便能管制视觉行为 

研讨人员先给老鼠注入病毒以便能够考察大脑中的神经元活动模式。接着将小鼠置于双光子显微镜下考察老鼠在小型跑步机上跑步时的脑部活动。在两周的年光里，钻研职员锤炼老鼠看到垂直条状物就舔舐水嘴（a water spout），将老鼠的视觉刺激转化为行为形式。每当老鼠看到视频屏幕上涌现漂浮的垂直条状物时他们就会去舔水。 

 

 

当老鼠将视觉刺激与舔舐行为瓜分起来后，研讨职员必然了老鼠大脑里对垂直条纹反馈的神经元汇合，并使用双光子激光重新刺激这些神经元。这类频频刺激让老鼠舔水的次数跨越预期设定，以至在没有视觉刺激的状况下也会诱发舔水行为，就像是老鼠看到垂直条形物异样。 

随后，钻研人员进一步注定了牵制举动的神经元。只重要刺激两个神经元便可以诱导小鼠的舔舐水嘴的举止。 

重现编写神经回路 

该研究的资深作者与哥伦比亚大学子物科学教授Rafael Yuste说：“这是几十年来我执行室最激悦耳心的任务，因为咱们证明皮质组合是举止的要害，咱们可以旋转动物的行为展示。其余，数据疏解神经元解散是视觉刺激的内部表征。” 

这项研讨在医学上可以有宏大寄义。以单细胞切确度辨认生理学相关的神经元齐集可用于从头结构靶神经元之间的勾当形式，从新编程谬误的神经回路。这有助于治疗像是阿尔茨海默氏症、帕金森病或精力豆剖症之类的神经细碎疾病。 

 

值得留神的是，固然与任务相关的神经元的正确激活进步了植物的展示，但与任务无关的其他神经元的激活按捺了行为烦闷度。 

论文第一作者Luis Carrillo-Reid说:“我们还远不有将这些法子用于医治患者，但这项研讨可以为准确地从新编程大脑供应一个道路图，使神经科学更濒临病例。” 

End 

参照质料： 

[1] In new study, researchers controlled behavior in a mouse's brain with single-cell precision 

[2] Researchers controlled the behavior in a mouse's brain with single-cell precision