大脑中的激光表演

时间:2017-05-05 01:32:29166网络整理admin

<p>1992年,Martin Chalfie做了一个非常有用的发现,我想这可能是切割和粘贴的最大用途Chalfie开始的事实是每个基因都有两个部分:一个编码序列,使用RNA作为中间体,指定一组细胞可以从中合成蛋白质的氨基酸,以及间接指定蛋白质应该在何时何地构建的调控序列通过附加一个名为GFP-a蛋白质的基因的蛋白质编码末端</p><p> Chalfie发明了一种新方法,科学家可以利用大自然的工具包来观察单个细胞的作用,这种方式可以诱导特定类型的神经元在黑色下发光,这是一种在黑光下发光的水母 - 为了找出他们可能参与的电路,2004年夏天,Ed Boyden(当时是Richard Tsien实验室的研究生)和Karl Deisseroth(当时是洗衣店)他在斯坦福大学自己的实验室里,将类似的原理推向了一个全新的水平,使用了一种名为ChR2的蛋白质的编码序列,这种蛋白质来自单细胞绿藻,它引导运动以响应光线</p><p>与恩斯特班贝格,Georg Nagel合作,张峰,他们将这个基因重新用于新的东西:一个可以让单个神经元(或神经元组)触发命令的工具Boyden和Deisseroth然后将激光,计算机和光纤带入混合物中,创造了数百种方式,甚至成千上万的神经元可以在生命的呼吸动物中以毫秒的时间进行操作(先前的技术不太精确,并且主要限于盘中的细胞)通过在特定时间针对特定神经元群体的光纤照射激光,一种被称为光遗传学的技术,研究者现在可以有效地指导大脑内光诱导神经活动的交响乐</p><p>这对理解n的影响欧洲科学是巨大的正如Steven Pinker曾经说过的那样(在斯蒂芬科尔伯特的提示下),大脑的秘密就是“脑细胞在模式中发射”但是理解大脑的诀窍是要了解哪些细胞在哪种模式下发射 - 何时在光遗传学之前,神经科学家面临着将因果关系与相关性分离的难以处理的噩梦,知道(有时)哪些神经元与给定过程相关联,而不知道哪些神经元实际执行了给定的计算神经科学家主要是作为观众进行调查,几乎没有洞察力在任何特定的任务中,神经元真正做到了沉重的提升有可能观察到脑细胞在行动,但不能在生物体的微观层面上进行受控实验对于任何想要了解大脑的人来说,从旁观者到参与者一直是天赐之物Optogenetics已被大约一千个实验室采用,两者都在学术界ia和行业,许多由诺贝尔奖获得者指导本周早些时候,Boyden和Deisseroth分享了2013年Grete Lundbeck欧洲脑研究奖,价值100万欧元,还有其他四个,因为发现Boyden,现在已经三十三岁了,目前正在努力开展另一项合作,与乔治亚理工学院的机械工程师克雷格森林合作,开发了一种技术,涉及使用微型机器人自动执行补片夹紧,这是另一个对于理解大脑补丁钳位的过程,允许研究人员记录个体的射击精确度很高的神经元过去需要有才华的研究生几个月才能掌握Boyden的希望,他向我解释说,这种技术的民主化将允许成千上万的实验室使用它,而不是少数几种光遗传学和自动化的膜片钳,科学家将能够以二十年前我们无法想象的方式研究大脑,自动隔离c扼杀和决定他们的职能幸运的是,作为年轻一代的一员,博伊登坚定地相信开源;所有人都可以使用他的技术你甚至可以在他帮助建立神经科学需要理论的网站上下载建立你自己的自动补丁钳的计划 - 但是就像Boyden这样的技术,这个领域终于有了良好的基础</p><p> 加里·马库斯是一位科学家,也是“吉他零度”的作者,他为“纽约客”撰写了16篇论文,主题包括诺姆·乔姆斯基,内特·西尔弗和雷·库兹威尔,以及神经科学,机器人和人工智能方面的挑战摄影: