由于刺激神經(jīng)活動(dòng)所需的光短暫地淹沒(méi)了“傾聽(tīng)”反應(yīng)的電極，因此研究小鼠大腦中單個(gè)電路的技術(shù)受到了阻礙?，F(xiàn)在，神經(jīng)探針內(nèi)改進(jìn)的屏蔽可以捕獲那些丟失的信號(hào)。
“考慮一段對(duì)話(huà)，其中句子的前幾個(gè)詞和最后幾個(gè)詞被省略或扭曲。在這樣的對(duì)話(huà)中，沒(méi)有多少信息可以可靠地破譯。這與我們研究中的情況相同，”György Buzsáki 說(shuō)，紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院 Biggs 神經(jīng)科學(xué)教授和描述結(jié)果的新論文的合著者。
“我們與大腦回路的對(duì)話(huà)始于一個(gè)光脈沖形式的問(wèn)題。如果脈沖的開(kāi)始和結(jié)束——我們的‘問(wèn)題’——產(chǎn)生了大的偽影，我們就會(huì)失去瞬時(shí)的、通常非常關(guān)鍵的神經(jīng)元反應(yīng)。”
為了解決這個(gè)問(wèn)題，密歇根大學(xué)的一組工程師著手改進(jìn)他們的神經(jīng)探針，以便它可以記錄完整的答案。這使得以前不可能進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)成為可能。
“例如，我們可以通過(guò)以特定頻率打開(kāi)微型 LED 來(lái)模擬腦電波，并觀(guān)察神經(jīng)回路的行為方式。我們還可以實(shí)施所謂的閉環(huán)控制，讓 LED 盡快打開(kāi)當(dāng)我們檢測(cè)到某種大腦信號(hào)時(shí)，”這篇新論文的第一作者 Kanghwan Kim 說(shuō)。當(dāng)我們檢測(cè)到某種大腦信號(hào)時(shí)，” Nature Communications最近獲得了博士學(xué)位。畢業(yè)于 UM 電氣和計(jì)算機(jī)工程專(zhuān)業(yè)。
了解彼此之間的溝通了解腦細(xì)胞是加深我們對(duì)大腦的理解和開(kāi)發(fā)治療阿爾茨海默病等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的關(guān)鍵。該團(tuán)隊(duì)考慮的一項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)是探索記憶。
“例如，我們可以讓海馬體中的神經(jīng)元以一種能夠增強(qiáng)記憶鞏固的模式放電，看看記憶是否真的得到了改善，”該論文的資深作者、密歇根大學(xué)電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)教授 Euisik Yoon 說(shuō)。 .
該探針是為一種稱(chēng)為光遺傳學(xué)的技術(shù)而設(shè)計(jì)的，在該技術(shù)中，小鼠已經(jīng)過(guò)基因改造，因此可以用光刺激它們的神經(jīng)元。訣竅是讓 LED 足夠小，它們可以刺激單個(gè)神經(jīng)元，而不是用傳統(tǒng)的電脈沖刺激數(shù)十個(gè)神經(jīng)元。
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