神经科学家学会用超声波控制神经元

索尔克生物研究所（美国加利福尼亚）的神经科学家提出了一种选择性刺激神经元的新技术，称为超声发生学。他们在工作中辩称，他们能够使用超声波非侵入性地激活神经元。

为了研究大脑的功能，几年前，生物学家们开发了一种在光的帮助下接通必要神经元的方案。响应光子的钠通道基因被认为已引入细胞。如果照在细胞上，钠离子就会开始流入其中，从而激发神经元。没错，他们还没有学会如何应付镇定的神经元-使细胞镇定，钾离子被释放，但是自然界中还没有发现这种光控通道。

该发明立即促进了神经科学。科学家冲向老鼠，仓促开始进行一项又一项实验，学习大脑的结构。他们设法追踪记忆形成的过程，打开和关闭疼痛感受器，模拟药物的作用，甚至打开和关闭勃起。的确，到目前为止，所有这些研究仅在小鼠上进行。毕竟，这种方法的主要问题是需要在颅骨和大脑中形成一个通道以提供光学功能。

超声遗传学技术的发明者，分子神经生物学实验室的助理教授Srikant Chalasani声称，他提出的超声方法能够激活必要的神经元。在这种情况下，超声波会穿透颅骨的皮肤和骨骼，而不会影响身体的任何其他细胞。

“我们认为，使用超声波进行神经元的非侵入性激活可广泛用于破译大脑的神经通路，将其封闭在完整的头骨和皮肤壳中。”

另一个要求保护的技术优势是激活各种神经元组的能力，因为改变声音频率的可能性超过了神经元在光遗传学中对其反应的光的波长范围。

使用该技术还需要向细胞中添加其他基因。研究人员发现，在无脊椎动物中自然发现的TRP-4蛋白对超声波敏感。通过将该蛋白与病毒一起添加到秀丽线虫（C. Elegans）的体内，秀丽线虫是一种受到研究人员欢迎的线虫，科学家能够制造出几个对超声波敏感的神经元。例如，在一项实验中，有可能使蠕虫转过身，传递某些超声波脉冲。



而且，尽管在小鼠和人类中均未发现TRP-4蛋白，但这并不意味着这项新技术对我们无用-科学家声称，通过添加适当的基因，有可能使细胞产生这种蛋白。

在这方面，仅将技术应用于脊椎动物和人类是假设的。此外，由于光的传播速度快于声音，并且人脑中的过程发生得足够快，因此不可能对所有过程进行神经元控制。正如查拉萨尼（Chalasani）所建议的那样，超声遗传学和光遗传学技术很可能会互补。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN384269/