控制動物神經(jīng)和肌肉用上LCD投影儀

　　據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，在最近一項動物神經(jīng)功能線路研究中，美國科學(xué)家用普通液晶顯示器LCD的投影儀實現(xiàn)了對小動物大腦神經(jīng)和肌肉的控制。他們對一種蠕蟲進(jìn)行基因改造后，用投影儀的紅色、綠色和藍(lán)色光激活其光敏微生物蛋白，就能開關(guān)它的神經(jīng)和肌肉。發(fā)表在《自然·方法學(xué)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上的論文詳細(xì)描述了這種廉價照明技術(shù)如何精確控制蠕蟲的位置、動作持續(xù)及頻率。

　　用LCD技術(shù)控制動物屬于光學(xué)和基因技術(shù)的交叉領(lǐng)域。開發(fā)出這種新技術(shù)的佐治亞理工學(xué)院化學(xué)與生物分子系副教授陸航音譯帶領(lǐng)的研究團隊表示，實驗設(shè)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(xiàn)控制、轉(zhuǎn)換，同時觀察神經(jīng)元、肌肉和傳導(dǎo)路線產(chǎn)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(lán)色通道相互獨立，分別激活對不同顏色敏感的細(xì)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。

　　通過刺激線蟲的興奮與抑制機械感知神經(jīng)元和運動神經(jīng)元，還可以開發(fā)出一種秀麗隱桿線蟲的“觸覺”神經(jīng)線路原型，專門研究線蟲的神經(jīng)功能。在首次實驗中，當(dāng)蠕蟲向前爬時，他們用光對線蟲頭部進(jìn)行規(guī)律的間隔照射，其頭部會產(chǎn)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(dāng)照亮它近頭部的神經(jīng)元時，它會向后爬行；而照亮其近尾部的神經(jīng)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。

　　該技術(shù)能在各種條件下對多種動物進(jìn)行檢驗，研究人員也在如斑馬魚和果蠅幼蟲等其它小動物身上進(jìn)行了實驗?！斑@種儀器讓我們能在一個完整的生物體系統(tǒng)中，在限定的時間和位置上，明確控制生物的行為，更精確細(xì)微地分析動物的神經(jīng)功能路線。”陸航說，“照明系統(tǒng)的核心部件是很容易買到的投影儀，整個系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性大大降低，我們希望通過研究共享，拓寬這種工具的使用范圍?！闭彰飨到y(tǒng)可以用作生物系統(tǒng)對機械、熱力和視覺刺激產(chǎn)生反應(yīng)的評價工具，而這種方法得到的行為數(shù)據(jù)是用其他手工分析、激光切除細(xì)胞或神經(jīng)傳導(dǎo)素遺傳控制無法獲得的。

來源：藥品資訊網(wǎng)信息中心

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