中国科学院院士段树民团队利用光遗传与化学遗传技术,成功在动物模型上精准调控了攻击、睡眠等本能行为。这项研究不仅揭示了大脑对行为的精密控制机制,也为理解和治疗相关精神疾病提供了全新的科学视角与潜在路径。
智能速览
科学家利用光遗传技术精准操控神经元,影响动物行为。
刺激特定脑区可瞬间诱发小鼠的攻击行为。
另一脑区被光激活后,能让小鼠立即进入慢波睡眠。
化学遗传技术有望发展出只作用于特定细胞的“精准安眠药”。
理解大脑需在神经环路层面进行操控和研究。
精华内容
本能行为由大脑精密控制,科学家正通过前沿技术,揭示其背后的神经环路奥秘。
攻击开关
研究发现,动物的攻击行为可以被精准控制。实验中,两只原本和平相处的小鼠,当科学家用光纤刺激其中一只大脑的“后侧无名质”脑区时,这只小鼠会立即对同伴发起攻击。这表明,复杂的攻击本能行为,其背后可能由大脑中很小一部分神经元所主导。这一发现为理解病理性攻击行为,如某些人格障碍精神疾病,提供了重要的科学依据。
睡眠遥控
对睡眠的操控同样精确。通过向小鼠特定脑区植入光纤,科学家可以实现对其睡眠的即时控制。当小鼠处于自由活动状态时,一束光照过去,它会立刻安静下来进入慢波睡眠,脑电图和肌电图也随之呈现睡眠特征。更有趣的是,一旦关闭光源,小鼠会瞬间苏醒并恢复活动,这种操控几乎是瞬时的。
精准药效
除了光遗传学,化学遗传学提供了另一种可能。研究人员通过基因手段,将一种特殊的受体精准表达在特定神经元上。当实验动物摄入某种药物后,该药物只作用于带有这种受体的神经元,而不影响其他细胞。这种技术被形象地称为“精准的安眠药”,其效果可以持续数小时,克服了光刺激维持时间短的问题。
环路思维
这些实验背后,是深刻的科学方法论。要真正理解大脑是如何工作的,就必须深入到神经环路层面进行观察和操控。通过精准地激活或抑制特定环路中的神经元,观察动物行为的变化,科学家才能反向推导出大脑功能与行为之间的因果关系。这是一种从“操控”到“理解”的颠覆性研究思路。
这些前沿研究不仅揭示了本能的生理基础,更为治疗情绪障碍和睡眠问题开辟了新路径。通过精准调控神经环路,未来人类或许能更有效地干预大脑疾病。我们对大脑的认知边界,正在被一次次精彩的实验不断拓宽。