为了加深对大脑的理解，神经科学家必须能够详细绘制负责处理感官信息或形成新记忆等任务的神经回路。现在，加州理工学院的一组研究人员描述了一种新方法，可以实时观察特定大脑回路内所有数千至数百万个神经元的活动。作者表示，10 月 14 日发表在《Neuron》杂志上的一篇“Perspective”文章讨论了这种新颖的方法，它比现有的任何方法都具有更大的潜力。
这项被称为“集成神经光子学”的新技术使用微型光学微芯片阵列，可以植入大脑内任何深度，结合荧光分子报告器和光遗传学执行器，分别以光学方式监测神经元并控制其活动。这些阵列发射微型光束来刺激周围的转基因神经元，同时记录这些细胞的活动，揭示它们的功能。这篇论文的首席研究员、加州理工学院物理学、应用物理和生物工程教授 Frank J. Roshek 迈克尔·鲁克斯 (Michael Roukes) 表示， 尽管目前这项工作仅在动物模型中进行，但有一天它可能有助于解开人类大脑深处的电路。
“深度密集记录是关键，”鲁克斯说。“我们短期内无法记录大脑的所有活动。但是我们可以专注于特定大脑区域内的一些重要计算结构吗?这就是我们的动机。”
近年来，神经科学家开始利用光遗传学来研究模型动物(包括啮齿类动物)中越来越大的神经元群。在光遗传学中，神经元经过基因工程改造，在受到特定波长的光激发时表达特定的蛋白质标记，例如绿色荧光蛋白(GFP)。GFP 的存在使细胞在荧光灯下发出绿光，提供神经活动的视觉指示。通过将传感器分子与这些标记物融合，研究人员可以设计神经元，通过调节这种荧光来发出其局部活动的信号。光遗传学解决了神经科学研究中固有的一些问题，神经科学研究依赖植入电极来测量神经元的电活动，由于大脑中的所有电活动，平均只能可靠地测量单个神经元。
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