Grégoire Courtine 在描述新興的光遺傳學(xué)領(lǐng)域時(shí)會(huì)毫不猶豫地使用“革命性”一詞 - 一種使用光脈沖來(lái)控制個(gè)體神經(jīng)活動(dòng)的技術(shù) - 以及它對(duì)神經(jīng)科學(xué)的意義。NeuroRestore 研究中心主任 Courtine(與神經(jīng)外科醫(yī)生 Jocelyne Bloch 合作)目前正在與 Stéphanie Lacour 一起開(kāi)發(fā)一種光遺傳學(xué)植入物，Stéphanie Lacour 擔(dān)任 Bertarelli 基金會(huì)神經(jīng)假肢技術(shù)主席。“我們的系統(tǒng)允許我們控制脊髓中任何神經(jīng)元的活動(dòng)，”Courtine 說(shuō)。“反過(guò)來(lái)，這有助于我們了解它在神經(jīng)系統(tǒng)整體功能中所起的作用。”
他們?nèi)〉猛黄频年P(guān)鍵是由 Lacour 的研究小組開(kāi)發(fā)的新植入技術(shù)。“我們找到了一種將微型 LED 封裝在靈活的植入物中的方法，該植入物既薄又堅(jiān)固，可以通過(guò)沿著整個(gè)腰部將其滑動(dòng)到椎骨下方來(lái)應(yīng)用到小鼠脊髓表面，”她說(shuō)。“然后我們與蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的同事合作創(chuàng)建了一種無(wú)線(xiàn)電子電路，可用于打開(kāi)一個(gè)或多個(gè) LED 并極其精確地控制發(fā)射光的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度。最后，通過(guò)定制的嵌入式片上系統(tǒng)，可以自然地管理光脈沖，例如響應(yīng)肌肉活動(dòng)或其他一些生理信號(hào)。”光電植入式系統(tǒng)通過(guò)藍(lán)牙進(jìn)行控制。
表現(xiàn)得盡可能自然
Courtine 強(qiáng)調(diào)，系統(tǒng)自主運(yùn)行的能力至關(guān)重要。“這使我們擺脫了此類(lèi)研究通常需要的有線(xiàn)系統(tǒng)。現(xiàn)在我們可以觀(guān)察老鼠自由活動(dòng)，并檢查神經(jīng)元在生態(tài)環(huán)境中在步行和游泳等復(fù)雜運(yùn)動(dòng)中所起的作用。”
開(kāi)發(fā)該技術(shù)的最大挑戰(zhàn)之一是找到一種方法來(lái)管理穿透脊髓深度的光脈沖，而不會(huì)被神經(jīng)纖維吸收和反射。為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究小組修改了 LED 以發(fā)出紅光——與通常由二極管發(fā)出的藍(lán)光相比，這種顏色更不容易受到神經(jīng)纖維的影響。
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