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摘要:光遗传学是我们时代的奇迹。神经科学家可以通过光脉冲打开或关闭脑细胞。但是直到现在，科学家们仍然面临着一个明显的问题:光脉冲如何传递到隐藏在动物头骨中的脑细胞？
光遗传学是我们时代的奇迹。神经科学家可以通过光脉冲打开或关闭脑细胞。但是直到现在，科学家们仍然面临着一个明显的问题:光脉冲如何传递到隐藏在动物头骨中的脑细胞？
最近，一群来自斯坦福大学的神经科学家在11月份的《电气和电子工程师学会频谱》上发表了一篇论文，介绍了他们在脑-机接口方面的最新研究成果。综合生物医学系统实验室的Ada poon和他的同事发明了一种微型无线led设备，可以完全植入老鼠的皮下。当老鼠到处跑的时候，研究人员可以用这个装置打开灯，刺激老鼠的神经元，这样人们就可以无线控制笼子里老鼠的移动方向。
研究人员使用植入老鼠大脑和腿部的发光二极管设备来刺激基因改造的神经元，这些神经元对闪光做出反应。这种光遗传技术允许研究人员精确控制某一组神经元，然后研究结果。这些无线供电的植入物只有一个胡椒大小，这个胡椒大小的装置只有之前光遗传学装置的1%。我们的老鼠没有电缆、电池或奇怪的头盔，所以它们可以自由活动——这是普通迷宫或游泳测试的必要条件。新设备由一个电力接收线圈、芯片和led组成，重量在20到50毫克之间(一只老鼠的头部重量约为2克)。它的小尺寸意味着它不仅可以植入大脑，还可以植入脊柱或四肢，使研究人员能够利用光遗传学来刺激脊髓和周围神经。研究人员指出，植入可以通过使用现成的组件和工具来完成，他们希望科学界能够尽快采用这种设备。
在过去的五年里，研究人员一直在研究无线系统，在该系统中，耳机将接收信号以刺激或触发植入的led。然而，一些接收装置比老鼠的大脑更重，它们也干扰老鼠的运动和与其他老鼠的自由交流。这种直接的大脑控制曾经只属于科幻小说。然而，随着光遗传学的出现，我们可以用光来激活脑细胞和特定的神经回路，并观察它对生物学的生理和行为的影响。这种研究的目的是通过更好地理解神经系统和这种技术可能的临床应用来发现它对医学的益处。
为了解决跟踪问题，研究人员开始在白老鼠的头或脚上安装无线电信标或位置传感器，但是这些系统太复杂了。我在老鼠身上寻找答案。当遇到特定频率的电磁波时，每个物体都会自然共振，这取决于物体的几何结构和材料特性。首先，这种波可以在老鼠栅栏的网格地板下的一个特定大小的共振腔中产生共振，可以巧妙地储存能量。无线电波也会在老鼠体内产生共振，所以老鼠接触地板的每一点都会让能量流入老鼠体内，并通过组织到达植入的接收线圈。我的团队用一个计算机程序建立了一个白老鼠的身体模型，并插入了白老鼠的平均形状和组织绝缘性能的信息，然后我们用一个模拟器解决了实验白老鼠的共振频率。
如果我们能知道个人记忆储存在哪里，并使用工具找到获取它们的方法，我们的工作将直接影响临床研究。它可以帮助科学家发现导致人类疾病的相似模式，并使这些病人记住更多有用的东西，比如他们生活中的一些重要事件或他们所爱的人的脸。随着光遗传技术的发展，我们越来越容易进行更详细的大脑研究。(科技新发现康斯坦丁/文)
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