自然子课题:基于近红外光的深部脑神经调控新技术

来源：生物世界2022-03-23 08:32

神经调节技术是理解大脑功能和回路的重要工具。然而，基于传统电学或光遗传学的神经调控技术往往需要有创的永久性脑植入，会造成脑组织损伤，约束实验对象的自由行为。虽然最新的光遗传学方法极大地扩展了传统的神经调节工具，但没有一种光神经调节技术可以同时消除大脑植入和物理约束。史丹福大学洪研究小组和南洋理工大学族群研究小组

神经调节技术是理解大脑功能和回路的重要工具。然而，传统的电或光神经调节技术往往需要有创的永久性脑植入，会造成脑组织损伤，约束实验对象的自由行为。

虽然最新的光学方法极大地扩展了传统的神经调制工具，但到目前为止，还没有一种光学神经调制技术能够同时消除大脑植入和物理约束。

美国史丹福大学洪研究组与新加坡南洋理工大学研究组合作，在《自然生物医学工程》杂志发表题为“在自由be having小鼠中通过近红外-II窗口的宽视场照明进行无系绳光热脑深部刺激”的论文，报告了一种可穿透整个头皮和颅骨的近红外脑深部神经调控技术。

研究团队利用近红外光在生物组织中的深层穿透深度，无损伤地穿透脑组织，到达目标脑区。同时，他们还设计了一个名为MINDS的传感器，可以高效地将进入大脑深层的近红外光转化为热量。由此产生的局部热效应会刺激热通道蛋白TRPV1，从而选择性地调节脑深部表达TRPV1的神经元的活动。

为了验证这项技术的可行性，研究小组选择性地让位于小鼠腹侧被盖区的多巴胺神经元表达TRPV1，并利用Y迷宫中的条件性位置偏爱实验来测试神经调节的效果。研究人员发现，经过三天的近红外光训练后，接受TRPV1转染和MINDS注射的实验组对近红外光照射区域表现出强烈的位置偏好，而缺乏TRPV1或MINDS的对照组则没有表现出这种位置偏好。

这些实验现象，以及文章中的电生理学和组织切片的结果表明，这种技术可以成功地利用近红外光通过整个头皮和颅骨刺激大脑深部的神经元。(100yiyao.com)

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