不到一秒，科学家演示无线激活目标大脑回路

2022年7月14日，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。

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使用磁信号来激活目标神经元，这些神经元控制在围栏中自由移动的果蝇的身体位置。

“为了研究大脑或治疗神经系统疾病，科学团体正在寻找既令人难以置信的精确，但也微创的工具，”研究作者Jacob Robinson说，他是莱斯大学电子和计算机工程副教授，也是莱斯大学神经工程计划的成员。“用磁场远程控制选定的神经回路是神经技术的圣杯。我们的工作朝着这个目标迈出了重要的一步，因为它提高了远程磁控的速度，使其更接近大脑的自然速度。”

Robinson说，这项新技术激活神经回路的速度比之前展示的对基因定义的神经元进行磁刺激的最佳技术快50倍。

Robinson说:“我们取得进展是因为主要作者查尔斯·塞贝斯塔(Charles Sebesta)有了使用一种对温度变化速度敏感的新离子通道的想法。通过汇集基因工程、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。这真的是世界级科学家的团队努力，我们很幸运能与他们合作。”

研究人员利用基因工程技术在神经元中表达一种特殊的热敏离子通道，这种通道会导致果蝇部分展开翅膀，这是一种常见的交配姿势。然后，研究人员注入了可以在外加磁场中加热的磁性纳米颗粒。头顶上的摄像机观察着果蝇在电磁铁顶部的围栏上自由地游荡。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，经过基因改造的果蝇在磁场变化的大约半秒内就会摆出展翅的姿势。

Robinson说，在精确的时间激活基因目标细胞的能力可以成为研究大脑、治疗疾病和开发直接的脑机通信技术的有力工具。

Robinson是MOANA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、声神经通路”的简称，由美国国防高级研究计划局(DARPA)资助，旨在开发既能“阅读”或解码一个人视觉皮层中的神经活动，又能“书写”或编码另一个人大脑中的神经活动的头戴式设备技术。磁成技术就是后者的一个例子。

Robinson的团队正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，海洋医学研究所的研究人员希望，即使患者的眼睛不再工作，他们也能获得视觉。

Robinson说:“这项工作的长期目标是创造一种方法，在不需要进行手术的情况下，激活人类大脑的特定区域，以达到治疗目的。为了达到大脑的自然精度，我们可能需要将反应降到百分之几秒。所以还有很长的路要走。”