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脑机接口最新进展:不一定用电,也可以用光

原标题:脑机接口最新进展:不一定用电,也可以用光 来源:上观新闻

摘要:除了在大脑里接入电极之外,利用光线进行光敏控制是另一种思路。

脑机接口如何实现?除了在大脑里接入电极之外,利用光线进行光敏控制是另一种思路。10月31日,第三届世界顶尖科学家论坛举行科学前沿话题讲堂,邀请光遗传学权威吉罗·麦森伯克介绍光敏控制的最新进展。

吉罗·麦森伯克(Gero Miesenböck)是牛津大学生理学冠名讲席教授,他因“证明了神经活动和动物行为的光遗传学控制,以及证明光遗传学用于神经生物学研究的发现”,于2019年获得沃伦•阿尔珀特奖。

讲堂上,麦森伯克以汤姆·沃尔夫的小说《我是夏洛特·西蒙斯》为切入点,引出了自己关于首次使用新型脑机接口的论文研究。沃尔夫在小说中描绘,可以通过在动物大脑中植入无线电,从而操控动物的行为。麦森伯克说:“读到这一段的时候,我几乎要从椅子上摔下来。”

与小说家的想象不同,麦森伯克当时正在研究另一种大脑接口“光敏控制”。光敏控制技术是在基因上移植光感受器来植入大脑深处,然后通过光照控制这些神经元,并最终改变被试行为。这种假设已经受到了实验证实。

过去的脑机接口运用电极,只能刺激被试大脑的单一部位。光敏控制克服了这一缺点,可以挑选出特定神经元,有助于寻找并了解神经元的运作逻辑。这种通过脑电刺激被试大脑的方法具有高度并行性,尊重大脑的功能蓝图。

不同的研究者进行控制研究的初衷不同,对于麦森伯克而言,光遗传学首先是一种发现工具,功能重建是麦森伯克研究光遗传学的初衷。麦森伯克通过针对睡眠的案例,详细解释了关于功能重建的概念——光遗传学引领科学家找到了促进和抑制睡眠的神经元,这些神经元对来自线粒体的信号做出反应。这项研究表明,睡眠与衰老或退行性疾病等都有紧密联系。

总而言之,光敏控制具有更加直接的实用价值,科学家可以通过光敏控制找到重要的神经元,但科学家还需要通过后续研究来了解特定神经元是如何运作的,并通过更新、更有力、更有选择性的方法来运用它们。

栏目主编:黄海华

文字编辑:侍佳妮

题图来源:吉罗·麦森伯克介绍

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