您的最新研究新闻的来源
广告
由莱斯大学神经工程师领导的一个研究小组发明了一种无线技术，可以在一秒钟内远程激活果蝇的特定大脑回路。
在发表的演示中自然材料在美国，来自莱斯大学、杜克大学、布朗大学和贝勒医学院的研究人员利用磁信号激活控制果蝇在围栏中自由移动的身体位置的靶向神经元。
“为了研究大脑或治疗神经系统疾病，科学界正在寻找既难以置信地精确，又具有微创性的工具，”该研究的作者、莱斯大学电子和计算机工程副教授、莱斯大学神经工程计划成员雅各布·罗宾逊说。“用磁场远程控制选定的神经回路在某种程度上是神经技术的圣杯。我们的工作朝着这一目标迈出了重要的一步，因为它提高了远程磁控制的速度，使其更接近大脑的自然速度。”
罗宾逊说，新技术激活神经回路的速度比之前证明的最好的基因神经元磁刺激技术快50倍左右。
罗宾逊说:“我们取得了进展，因为该研究的主要作者查尔斯·塞贝斯特(Charles Sebesta)有了使用一种对温度变化速率敏感的新离子通道的想法。”“通过召集基因工程、纳米技术和电子工程方面的专家，我们能够把所有的碎片放在一起，并证明这个想法是可行的。这真的是世界一流科学家的团队努力，我们很幸运能与之合作。”
研究人员利用基因工程在神经元中表达了一种特殊的热敏离子通道，这种通道能使苍蝇部分展开翅膀，这是一种常见的交配姿势。然后，研究人员注入了磁性纳米颗粒，这些纳米颗粒可以被外加磁场加热。头顶上有一个摄像头，可以看到苍蝇在电磁铁上方的封闭空间里自由游动。通过以特定的方式改变磁场，研究人员可以加热纳米颗粒并激活神经元。对实验视频的分析显示，经过基因修饰的苍蝇在磁场变化后约半秒内就会摆出展开翅膀的姿势。
罗宾逊说，在精确时间激活基因靶向细胞的能力可能是研究大脑、治疗疾病和开发直接脑机通信技术的强大工具。
罗宾逊是MOANA项目的首席研究员，这是一个雄心勃勃的项目，旨在开发用于非手术、无线、脑对脑通信的耳机技术。MOANA是“磁、光和声神经访问”的缩写，由美国国防高级研究计划局(DARPA)资助，用于开发耳机技术，既可以“阅读”或解码一个人视觉皮层中的神经活动，也可以“编写”或编码另一个人大脑中的这种活动。磁生技术就是后者的一个例子。
罗宾逊的团队正在朝着部分恢复盲人视力的目标努力。通过刺激大脑中与视觉相关的部分，MOANA的研究人员希望即使患者的眼睛不再工作，也能给他们带来视觉感。
“这项工作的长期目标是创造出激活人类大脑特定区域的治疗方法，而不必进行手术，”罗宾逊说。“为了达到大脑的自然精度，我们可能需要将反应降低到百分之几秒。所以还有很长的路要走。”
水稻研究的合著者包括Sebesta、Daniel Torres Hinojosa、Joseph Asfouri、Guillaume Duret、蒋凯一、张琳琳、张庆波和包刚。其他合著者包括杜克大学的王伯硕、李忠熙、斯蒂芬·戈茨和安吉尔·彼得切夫;布朗大学的萧震和薇姬·科尔文;以及贝勒大学的赫尔曼·迪里克。
该研究由美国国防部高级研究计划局(N66001-19-C-4020)、美国国家科学基金会(1707562)、韦尔奇基金会(C-1963)和美国国立卫生研究院(R01MH107474)资助。
期刊引用：
引用此页：