斯坦福大学的科学家们通过光信号激活小鼠的一些脑细胞,从而引发了小鼠的视觉幻觉。研究人员只需要刺激老鼠的神经元,就能让老鼠表现得好像它感知到了不存在的东西——这意味着大脑可能比以前认为的更有可塑性。

这么少的细胞涉及植入鼠标大脑中的视觉形象,“它提出了这个问题:为什么我们一直没有幻觉?”该研究的高级作者和斯坦福的生物工程,精神病和行为科学教授说。

目前尚不清楚健康的大脑是如何避免这种幻觉的,但“作为一18新利官网多久了名精神病学家,这让我想到了所有的疾病,我们有自发的、不想要的、不适当的活动,”戴瑟罗斯说,关于精神分裂症和其他疾病。他补充道:“我们非常想潜得更深。”

在研究中,7月18日发布科学Deisseroth和他的同事控制了鼠标的感知,同时捕获其脑活动 - 然后使用该记录刺激相同的神经元以引发同一神经元,从而产生“幻觉”。新的工作将帮助科学家开始“了解科特斯的电路如何帮助我们感知世界,”伦敦大学学院教授迈克尔··················································(类似的研究是发表本月在杂志中细胞)。

在实验中,老鼠只看简单的视觉刺激——白色背景上垂直或水平的黑条。研究人员训练老鼠在看到竖条而不是水平条或没有水平条时舔管子取水。记录视觉皮层的神经活动,然后用一种叫做光遗传学的技术刺激相同的区域,而不显示实际的图像,从而产生不存在的感觉。由此产生的活动——即使是在没有被直接刺激的神经元中——也与屏幕上显示的真实图像相似。

在一点时,研究人员逐渐降低了图像的对比度,直到难以区分垂直或水平杆。但是,例如,当用光学仪刺激响应垂直条响应的神经元而刺激时,小鼠更好地能够正确地制定垂直杆的朦胧图像。

Häusser说,Deisseroth的论文创造了新的工具,这些工具将有助于理解信息是如何在大脑回路中表示和存储的。“如果我们可以使用这些工具来理解感知的神经代码,那么我们就可以真正地模拟感觉,”Häusser说,他最近进行了类似的研究。“如果我们能做到这一点,我们就可以建造假肢。我们基本上可以帮助大脑感知世界。”

在过去的十几年里,Deisseroth帮助开发的光遗传学技术使得研究人员能够通过基因工程控制不同类型的神经元,使它们在受到光线刺激时开关或关闭。2012年,戴瑟罗斯和他的同事们显示它们可以激活单一小鼠脑细胞。然后他们获得了一组细胞的控制,顺序刺激它们。

在最新的论文中,Deisseroth和他的团队展示了一种控制脑细胞活动的新方法。它们通过测试各种天然蛋白质并识别互补,而不是干扰,而不是典型的致敏蛋白,因此两者可以同时采用。这一成就允许研究人员同时刺激和图像神经元。

该小组还证明,它可以利用这种新方法来更多地了解大脑是如何感知感官信息的。“为了理解——当然也为了影响或恢复——感知,通过影响几个神经元的活动可能就足够了。麻省理工学院的神经科学教授Mriganka Sur说,他没有参与这项研究。

目前尚不清楚,Häusser注意,无论人类大脑的感觉能力,包括闻到听力和触摸,都以同样的方式反应。“也许这将结果是听觉皮层非常不同。我们还不知道,“他说。

但Deisseroth说他看到人脑与鼠标类似的线索。他曾经有患有脑病的患者,称为查尔斯帽综合征,当有人在成年人失明时可能发生,导致自发性,形成良好的视觉幻觉。抗精神病药物通常不起作用治疗疾病,Deisseroth说,但抑制某些脑细胞活性的癫痫药对他的患者产生了差异。这种观察符合他在小鼠脑中看到的东西,在那里提高一些细胞的活动产生了幻觉。

接下来,Deisseroth计划看他刺激的小鼠细胞的其他方面,包括它们产生的蛋白质和它们的布线,以跟踪他们向其邻居传输的信号并辨别如何通过脑获得哺乳动物大脑的更详细的图片。