新型无线光电植入物控制脊髓神经元的活动

Grégoire Courtine 在描述新兴的光遗传学领域时会毫不犹豫地使用“革命性”一词 - 一种使用光脉冲来控制个体神经活动的技术 - 以及它对神经科学的意义。NeuroRestore 研究中心主任 Courtine(与神经外科医生 Jocelyne Bloch 合作)目前正在与 Stéphanie Lacour 一起开发一种光遗传学植入物，Stéphanie Lacour 担任 Bertarelli 基金会神经假肢技术主席。“我们的系统允许我们控制脊髓中任何神经元的活动，”Courtine 说。“反过来，这有助于我们了解它在神经系统整体功能中所起的作用。”

他们取得突破的关键是由 Lacour 的研究小组开发的新植入技术。“我们找到了一种将微型 LED 封装在灵活的植入物中的方法，该植入物既薄又坚固，可以通过沿着整个腰部将其滑动到椎骨下方来应用到小鼠脊髓表面，”她说。“然后我们与苏黎世联邦理工学院的同事合作创建了一种无线电子电路，可用于打开一个或多个 LED 并极其精确地控制发射光的持续时间和强度。最后，通过定制的嵌入式片上系统，可以自然地管理光脉冲，例如响应肌肉活动或其他一些生理信号。”光电植入式系统通过蓝牙进行控制。

表现得尽可能自然

Courtine 强调，系统自主运行的能力至关重要。“这使我们摆脱了此类研究通常需要的有线系统。现在我们可以观察老鼠自由活动，并检查神经元在生态环境中在步行和游泳等复杂运动中所起的作用。”

开发该技术的最大挑战之一是找到一种方法来管理穿透脊髓深度的光脉冲，而不会被神经纤维吸收和反射。为了解决这个问题，研究小组修改了 LED 以发出红光——与通常由二极管发出的蓝光相比，这种颜色更不容易受到神经纤维的影响。

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