新型植入装置助科学家无线操控神经元

被神经科学家赞为“革命性工具”

　作者：记者 陈丹

2015年07月21日 来源：科技日报　

    科技日报北京7月20日电　摁一下按钮，就可以遥控小鼠的行走路线，神奇吧！这其实是一种超薄的微创植入装置在起作用，通过它就可以用药物和光来控制脑细胞。

    美国华盛顿大学医学院、圣路易斯大学和伊利诺伊大学厄本那—香槟分校的研究团队近日在《细胞》杂志网络版上详细介绍了这个革命性的远程控制植入设备，它能让神经科学家将药物注入小鼠大脑，并照亮大脑深处的神经元。论文资深作者、华盛顿大学医学院麻醉科和神经生物学副教授迈克尔说：“它开启了科学家在更自然的场景中了解大脑回路如何工作的可能性。”

    通常情况下，研究脑回路要么借助粗笨的金属管注入药物，要么通过光纤电缆导入光，这两种方式都需要手术，会给大脑造成损伤，并且实验条件可能影响动物的自然活动。据每日科学网报道，新的远程光流控装置是由软质材料制成，厚80微米，宽500微米，大小只有人类发丝直径的十分之一，可以同时运载药物和光，并将最大程度降低对脑组织的损伤。

    研究人员将新装置植入小鼠大脑，测试其递送药物和光的潜力。结果显示，他们能够用载入的病毒为细胞标记颜色，从而精确地绘制出大脑回路图；当一种模仿吗啡的药物被注入中脑腹侧被盖区（控制动机和成瘾的区域），可以让小鼠绕着圈走路；当植入装置向小鼠中脑腹侧被盖区的光敏神经元发出激光脉冲时，小鼠会呆在笼子的一侧。在所有实验中，小鼠都在距离指令天线3英尺（约0.9米）之外。

    该装置采用半导体计算机芯片生产工艺制造，有足够容纳4种药物的空间，还有4个微型无机发光二极管。研究人员在药物贮液器的底部安装了可膨胀材料来控制递送。当贮液器下方的电加热器温度上升时，底部会迅速扩张，将药物推送进大脑。

    “这是神经科学家绘制大脑回路活动所需要的革命性工具。”美国国家卫生研究院（NIH）国家神经系统疾病和中风研究所项目主管詹姆斯·纳德特说：“这与NIH脑计划的目标是一致的。”