據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道,在最近一項動物神經(jīng)功能線路研究中,美國科學(xué)家用普通液晶顯示器(LCD)的投影儀實現(xiàn)了對小動物大腦神經(jīng)和肌肉的控制。他們對一種蠕蟲進(jìn)行基因改造后,用投影儀的紅色、綠色和藍(lán)色光激活其光敏微生物蛋白,就能開關(guān)它的神經(jīng)和肌肉。發(fā)表在《自然·方法學(xué)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上的論文詳細(xì)描述了這種廉價照明技術(shù)如何精確控制蠕蟲的位置、動作持續(xù)及頻率。
用LCD技術(shù)控制動物屬于光學(xué)和基因技術(shù)的交叉領(lǐng)域。開發(fā)出這種新技術(shù)的佐治亞理工學(xué)院化學(xué)與生物分子系副教授陸航(音譯)帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊表示,實驗設(shè)計的照明系統(tǒng)極大地提高了研究觀察能力,能在動物體上實現(xiàn)控制、轉(zhuǎn)換,同時觀察神經(jīng)元、肌肉和傳導(dǎo)路線產(chǎn)生動作的整個過程。
他們在實驗中用了一種秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans),用改造過的LCD投影儀在它身上投射彩色光。投影儀的紅色、綠色和藍(lán)色通道相互***,分別激活對不同顏色敏感的細(xì)胞。照明系統(tǒng)連在一個顯微鏡上,再接上視頻跟蹤儀。把光定在線蟲身體的某個部位,就能跟蹤記錄它的各種動作。光的位置、強(qiáng)度和顏色能以低于40毫秒的速率更新變換。
通過**線蟲的興奮與抑制機(jī)械感知神經(jīng)元和運(yùn)動神經(jīng)元,還可以開發(fā)出一種秀麗隱桿線蟲的“觸覺”神經(jīng)線路原型,專門研究線蟲的神經(jīng)功能。在首次實驗中,當(dāng)蠕蟲向前爬時,他們用光對線蟲頭部進(jìn)行規(guī)律的間隔照射,其頭部會產(chǎn)生盤卷效果,讓它按三角形路徑爬行。在另一次實驗中,他們沿線蟲身體從頭到尾地掃描照射,當(dāng)照亮它近頭部的神經(jīng)元時,它會向后爬行;而照亮其近尾部的神經(jīng)元時會向前爬行。此外,光照強(qiáng)度也會影響它的行為,不同波長會激活不同的感光基因。
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