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33位中美科学家最新成果:用光改变大脑认知(组图)




来源: (量子位)    2021/6/7 16:20:19
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用脑机接口控制大脑,是一种什么体验?

像是寄生虫这样?

蚕食人类的大脑,操控失去意识的躯体……好,不说了。



还是像毒液这样,人与宿主,还可以和谐共处?



No,No,No,都不是。。

应该要比这些清新许多。(手动狗头)

因为我从最近的一个不同寻常的实验窥见了一二。

科学家们成功控制了小鼠的大脑,改变了他们的社交行为。

让原本形同陌路的他们,竟然瞬间抱在了一起?!



远处的研究人员笑了笑:我只是点了几下鼠标而已。

啊这,究竟是一种什么魔法?

需要如此大动干戈,让33位中美科学家联合一起开发,其结果甚至还登上了Nature子刊。



脑机接口搭起了鼠的友谊之桥

如何用脑机接口建立小老鼠之间的亲密关系呢?

最关键的,还在于这么一个小而美的无线设备:

比拇指还小,只有半毫米厚,放置到小鼠的头骨表面,隐藏在小鼠的皮毛之下,不仔细看压根就看不出来的那种。

但就这样一个小玩意,其携带的LED柔性细丝探针 (顶端有LED),通过一个微小的颅骨缺口向下延伸到大脑内部,进而来调节小鼠的大脑活动。



除了头戴式,还有背戴式。



此外,这一微型设备还利用了近场通信协议,类似于手机的电子支付技术。

研究人员就可以电脑上实时控制LED灯。



正是这LED的光,搭起了小鼠之间的友谊之桥。

这其中涉及到了光遗传技术。

简单来说,就是通过光纤与大脑的连接,以光作为媒介刺激动物的神经元,达到控制神经活动的目的。

研究人员通过LED四种不同颜色的光——蓝、绿、黄和红,进而控制动物四种不同的神经活动。



诚如开头所见,研究人员设计了一个封闭环境。

当两只小鼠彼此靠近,研究人员就同步激活两只小鼠的神经元,主要是负责执行功能的那个区域,从而增加了他们的社交互动的频率和持续时间。



而刺激减少,小鼠间的互动也随之减少。



对了,这一无线设备,是无线充电的,这也就意味着可以长期使用。

不止是让老鼠成为好基友

值得一提的是,这项研究是由中美合力主导完成的。

通讯作者除了西北大学神经生物学家Yevgenia Kozorovitskiy、西北大学生物电子学先驱John A. Rogers、西北大学McCormick工程学院工程系Jan Marcia Achenbach、黄永刚教授,

还有大连理工大学工程力学教授解兆谦。

论文第一作者为Yiyuan Yang、Mingzheng Wu和Abraham Vázquez Guardado。

此外还有来自清华大学、天津大学、上海交通大学、西安交通大学、大连理工大学的学者参与其中。

所以,科学家们花这么多的心血,难道只是为了控制老鼠的社交?

当然不是。

这项研究揭示了,如果老鼠的大脑之间产生了同步作用,它们的社会行为就会受到影响。

与此同时,还有研究人员发现在人类大脑和蝙蝠大脑中,由于社交互动产生的脑神经同步作用,和个体之间的关系有一定关联。

也就是说,不止老鼠的大脑,人类、其他啮齿动物中,也有这样的现象存在。

这对我们研究复杂的社会现象,能够起到一定的作用。

甚至可以为研究自闭症提供有价值的依据。

论文通讯作者、西北大学生物电子学先驱John A. Rogers就表示:研究多个个体之间复杂的社交关系,是神经学研究中最重要、也是最让人兴奋的前沿领域之一。



而且,体内光遗传学实验说明了这些设备在行为神经科学研究中有非常大的应用前景。

现在他们的技术,可以对群体中个体间的关系是如何产生和断开展开研究,并且可以深入挖掘社会等级是如何从中产生的。

网友:思想钢印出现了

而这项研究在Nature Neuroscience发表后,引起了业界跟网友的关注。

西北医科大学功能性神经外科主任Joshua Rosenow就表示:这真是一项很棒的研究。



冲绳科学技术大学院大学(OIST)认知科学方面的教授则提出:

大脑间的神经同步促进了社交互动,即使它是由外部来源直接 “诱导 “的。这是否意味着我们不需要再担心区分有意义的和虚假的同步性?



而网友们的关心点则是:

这么说一见钟情比我们想象的更有科学依据啊!



国内网友也表示:这不就是哆啦A梦的友好帽?



不过还有人提出了一些关于伦理风险的担心:



还有人想到了三体中的思想钢印。



难不成,思想钢印就这么出现了?!


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