據外媒New Atlas報道，科學家們通過使用光來瞄準轉基因的神經元，展示了控制大腦特定區域的新的和令人興奮的方法。這種技術被稱為光遺傳學，有可能治療從癱瘓到失明等許多衰弱的健康狀況。西北大學的科學家們在這一領域有了新的突破，他們首次使用一種新型植入物對小鼠之間的社會互動進行“編程”，他們說這為理解複雜的個體群體中等級和關係的形成方式奠定了基礎。
光遺傳學是基於這樣的想法：一些細胞含有使它們比其他細胞對光更敏感的蛋白質，通過將賦予這些特徵的基因插入新細胞，它們的行為在暴露於光下時可以被改變。西北大學的科學家們在新開發的大腦植入物的幫助下，通過給小鼠配備表達光敏藻類基因的改變后的神經元，能夠在轉基因小鼠身上做到這一點。
這種植入物被描述為同類中的第一個。這個微小的無線設備有半毫米厚，位於皮膚下面，但在頭骨的外表面。通過將一個裝有LED的細小而靈活的絲狀探針向下伸入大腦，研究人員能夠通過附近電腦的無線近場通信實時操作燈光。
設計該實驗的西北大學神經生物學家Yevgenia Kozorovitskiy說：“用以前的技術，我們無法觀察多個動物在複雜環境中的社會互動，因為它們被拴住了。纖維會斷裂，或者動物會糾纏在一起。為了在現實環境中提出有關動物行為的更複雜問題，我們需要這種創新的無線技術。擺脫繩索的束縛是非常巨大的。”
科學家們將這項新技術應用於實驗中，小鼠能夠像其他正常小鼠一樣表現，這使他們能夠對動物群體之間的社會互動進行首次光遺傳學研究。
這些嚙齒動物在一個圍欄內相互靠近，科學家利用他們的技術激活了與高階執行功能相關的大腦區域的神經元。這導致了小鼠之間社會互動的頻率和持續時間的增加，這能夠通過關閉刺激而得到逆轉。科學家們還可以任意選擇兩隻小鼠來加強互動。
Kozorovitskiy表示：“我們實際上沒有想到這能起作用。據我們所知，這是對長期以來關於社會行為中神經同步的一個主要假設的首次直接評估。”
由於光遺傳學涉及到對神經元的基因改造，它目前還沒有被批准用於人類。在這種情況下，是為研究人員提供了一種研究小鼠模型中神經元之間的連接性以及對不同刺激的神經遞質釋放的方法。
領導這項技術開發的 John A. Rogers表示：“孤立的動物的大腦活動是有趣的，但是超越對個體的研究，對複雜的、社會互動的群體進行研究，是神經科學中最重要和令人興奮的前沿領域之一。我們現在有技術來研究這些群體中個人之間的紐帶是如何形成和斷裂的，並研究社會等級制度是如何從這些互動中產生的。”
這項研究發表在《自然-神經科學》雜誌上。