张大妈

一束光操控本能:解码大脑行为开关

源自新浪微博:中科大胡不归

02-18 13:39

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。

一束光操控本能:解码大脑行为开关智能速览

  • 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。

一束光操控本能:解码大脑行为开关精华内容

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。

精选参考来源

锚点|一束光,竟能调控睡眠、攻击等本能行为?老鼠见到猫会害怕——这是天生的本能。但如果有一天,我们能够改变本能,会怎样?在中国科学院院士、浙江大学医药学部学术委员会主任段树民的实验室里,科学家们正尝试用前沿的神经科学技术,探索“本能”背后的奥秘。段树民院士团队利用光遗传和化学遗传技术,揭示并影响情绪、睡眠、攻击等行为背后的神经环路。这些研究揭示了大脑对行为的精密控制机制,为理解情绪调节、睡眠障碍以及病理性攻击提供了新的科学依据。段树民院士表示:“要真正理解大脑的工作机理,就必须在神经环路的层面上去操控它。”本能可以被调控吗?《锚点》,中国科学技术大学科技传播系副主任袁岚峰对话中国科学院院士、浙江大学医药学部学术委员会主任段树民,东方卫视11月12日周三22点,上海电视台新闻综合频道11月13日周四22点30分播出。内容:袁岚峰:这里边就是两只老鼠,是吧?段树民:对 我们也有行为学我们也有做睡眠的有做本能行为的本能行为有很多 如恐惧 还有攻击攻击在动物界是非常常见的我们也发现 其实都是大脑(中)很小的一部分神经元控制的像这个演示的我们就找到一个神经核团我们叫后侧无名质在那个部位我们用光遗传的办法用光纤精准地控制一小群神经元就可以控制它的攻击行为袁岚峰:现在小白鼠在追着小黑鼠段树民:对 本来两个是和平相处的但你只要一刺激这个脑区它马上就对它发起攻击袁岚峰:这光纤一亮 然后小白鼠就开始狂暴了段树民:对 一刺激它马上就对它发起攻击我们认为这个脑区可能跟一些病理性攻击有关系因为人有的时候人格障碍的精神疾病就是攻击为特征我们那边还有做睡眠的袁岚峰:这边 一只小黑鼠段树民:我们实验室有很多工作是做睡眠的小鼠的睡眠和人的睡眠有很多是比较相像的其实现在发现有很多脑区都跟睡眠觉醒有关系像我们也找到一个脑区它精准控制慢波睡眠慢波睡眠可以看到脑电图这个波很高活动频率低一些肌电图就很平小鼠基本上就一个慢波睡眠和快波睡眠而且它的睡眠转换频率也比较快它睡眠的时间也比较短像这个小鼠你看它现在在自由活动但是我们给它埋了一个光纤埋到pSI(后侧无名质脑区)那个地方这个光一照以后它马上就安静下来然后进入慢波睡眠脑电图也会转换的你看这个肌电原来有活动马上这个肌电就没了是吗它那脑电原来是高频低幅马上就变成高幅的慢波袁岚峰:感觉它这个姿势都没动它立刻就睡着了段树民:对袁岚峰:是这个光一取消它立刻就醒了吗?段树民:对 立刻就醒袁岚峰:现在就醒了它一醒了立刻就开始动了段树民:对 立刻就动了袁岚峰:那岂不就是说你这样等于强迫它入睡之后但是你这个光一撤它立刻就醒你不能让它持续睡吗?段树民:这个脑区 好像就是瞬间的你看 一刺激对 现在一亮它又睡着了像这个姿势就安稳一些对但我们还有一种就是不用这个光也可以用药我们叫化学遗传就是把一个受体精准的靶向(作用于)这一群神经元上然后你吃的那个药是作用在这一群神经元的受体它对其他细胞没作用袁岚峰:这是一个精准的安眠药段树民:对 精准的安眠药安眠药一般进去维持的时间就比较长一些维持几个小时没问题七 八个小时你要了解大脑的工作机理就得在这种神经环路水平上去操控#微博科普##微博公开课##微博新知##锚点##本能##光遗传学##睡眠##攻击##神经环路# 中科大胡不归的微博视频
内容由AI生成

精选参考来源

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