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「前沿技術」美國布法羅大學利用磁熱刺激控制小鼠大腦,可用於治療神經疾病、腦控等領域

美國布法羅大學對小鼠腦神經元進行基因改造, 利用磁熱刺激技術直接控制小鼠跑步、旋轉和停止運動等四肢運動。

小鼠大腦的部分剖視圖,

紅色區域為磁熱刺激區域

現有的神經調控方式包括電、化學和光遺傳學等。 光遺傳學和電刺激通常需要在動物大腦中植入微型光纖或電極, 易對神經元造成損傷, 化學遺傳學則反應較為緩慢。 磁熱刺激技術是一種對神經元損傷小、回應速度快的一種神經調控方式。 研究人員通過基因改造, 將含有特定基因片段的病毒注入小鼠大腦中, 使基因片段與小鼠神經元的DNA鏈相結合。 這些外部基因可啟動TRPV1(暫態受體電位香草酸亞型1)受體, 引起細胞外陽離子的流動, 使小鼠神經元細胞對高溫敏感。 隨後將磁性納米顆粒附著到基因改造後的神經元細胞膜上, 用交變磁場信號刺激小鼠大腦時, 磁性納米顆粒快速旋轉,

加熱周邊的0.01~0.1 nm區域, 刺激神經元放電, 從而控制小鼠行為。 研究發現:刺激運動皮層時, 可誘使小鼠行走;刺激紋狀體深部時, 誘使小鼠轉圈;刺激腹側和背部紋狀體之間的脊時, 則會誘發凍結步態(停止運動)。

這樣研究可用於治療神經疾病、腦控等領域。 未來研究人員還將開展同時控制小鼠大腦多個區域的試驗, 更全面地控制動物運動行為。

(藍海星)

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