
漫长的等待终于结束了:科学家们已经实现了对移动、蠕动的线虫进行激光驱动的心灵控制。利用新兴的光遗传学技术,哈佛大学的研究人员在《自然·方法》杂志上报道称,他们可以靶向微小透明的秀丽隐杆线虫(C. elegans)的任何单个神经元,无论该生物是移动还是静止,并用激光对其进行刺激,以了解该特定细胞的作用——让线虫向左或向右移动,甚至使其产卵。
整个过程,从找到细胞到光线击中目标,大约需要20毫秒。随着线虫位置的变化,这些信息会反馈到计算机程序中,激光也会随之调整。如果线虫爬得太远,一个电动显微镜载物台会将虫子拉回。Ryu(生物学家)说,新方法最大的好处之一是它适用于游动的动物。“线虫没有任何束缚——它们是自由移动的。很少有系统能让你观察到如此真正自由的生物。” [Science News]
秀丽隐杆线虫(C. elegans)透明的外层使其成为生物学中最受欢迎的测试对象之一
,其结构简单也是如此:这种一毫米长的线虫拥有仅302个神经元,它们之间约有5000个连接。
但科学界仍然不确切知道“神经元在网络中是如何协同工作的,”哈佛大学生物物理学研究生Andrew Leifer说。例如,线虫如何协调其约100块肌肉,使其在游泳时像波浪一样放松和收缩?[Scientific American]
http://vimeo.com/16933869 其他光遗传学研究曾将激光射入秀丽隐杆线虫(C. elegans)的大脑,但无法回答Leifer的问题,因为它们需要以某种方式固定线虫
才能击中大脑中的正确位置。Leifer的系统允许他击中移动的目标,因此他的研究成为首次刺激自由移动线虫神经元的研究。
例如,他和他的合作者能够证明,在游泳过程中,运动信号通过肌肉细胞本身以及神经连接向下传播,这是通过选择性地阻断其肌肉和神经系统的部分区域来实现的。[Scientific American]
通过这种方式检查线虫,可以让Leifer构建出其脑细胞和连接的完整行为图谱。并且希望有一天这项技术也能应用于更复杂的生物。相关内容:80beats:星际迷航式的“相位器”用紫外线照射使线虫瘫痪
80beats: 闪亮的新神经科学技术(光遗传学)验证了一种熟悉的方法(fMRI)
80beats: 研究人员用光脉冲打开和关闭脑细胞
并非科学奇迹:为什么与别人发生性关系,而不是与自己?
秀丽隐杆线虫(C. elegans)对性进化的启示。图片:Leifer等人/《自然·方法》(靶向系统和线虫)













