據美國物理學家組織網近日報道,在最近一項動物神經功能線路研究中,美國科學家用普通液晶顯示器(LCD)的投影儀實現了對小動物大腦神經和肌肉的控制。他們對一種蠕蟲進行基因改造后,用投影儀的紅色、綠色和藍色光激活其光敏微生物蛋白,就能開關它的神經和肌肉。發(fā)表在《自然·方法學》雜志網絡版上的論文詳細描述了這種廉價照明技術如何精確控制蠕蟲的位置、動作持續(xù)及頻率。
用LCD技術控制動物屬于光學和基因技術的交叉領域。開發(fā)出這種新技術的佐治亞理工學院化學與生物分子系副教授陸航(音譯)帶領的研究團隊表示,實驗設計的照明系統(tǒng)極大地提高了研究觀察能力,能在動物體上實現控制、轉換,同時觀察神經元、肌肉和傳導路線產生動作的整個過程。
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、綠色和藍色通道相互***,分別激活對不同顏色敏感的細胞。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械感知神經元和運動神經元,還可以開發(fā)出一種秀麗隱桿線蟲的“觸覺”神經線路原型,專門研究線蟲的神經功能。在首次實驗中,當蠕蟲向前爬時,他們用光對線蟲頭部進行規(guī)律的間隔照射,其頭部會產生盤卷效果,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,當照亮它近頭部的神經元時,它會向后爬行;而照亮其近尾部的神經元時會向前爬行。此外,光照強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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