光控大脑

2024年1月24日发(作者：特斯拉报价及图片)

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光控大脑

作者：苏琼山

来源：《科学之谜》2018年第04期

神经元的奥秘

在电影《黑衣人》中，威尔·斯密斯处理完外星人出没的现场后会掏出一个电子笔形状的闪光器，让人围观，然后强光一闪，围观者的短时记忆就会被删除，不再记得遭遇外星人的经历。

奇异的闪光器只是科幻电影中的一种道具，那么在现实中，真的存在用光来控制大脑的技术么？

生物学的研究认为，人类的大脑就像由许许多多个电子元件构成的复杂电路，每一个神经细胞都像是一个电子元件，所以又被称为“神经元”。

神经元相互联系，构成了极其复杂的神经网络。神经元不仅可以依靠微电极的电流来直接激活，也可以通过间接的方法加以控制。比如，神经细胞的细胞膜上有许多种蛋白质，有的蛋白质可以控制钠、钾等阳离子在细胞内外的浓度，被称为“离子通道”。“离子通道”通过控制阳离子跨过细胞膜的流量，能够控制神经元电荷的积累，实现神经细胞的“兴奋”或“抑制”。

科学家设想：如果用光可以“打开”或者“关闭”“离子通道”，让细胞外的阳离子流入或流出，实现神经细胞的“兴奋”或“抑制”，那么，小小的光子就可以“四两拨千斤”，控制大脑中的神经细胞。

但如何让神经细胞中的“离子通道”具备光敏感性呢？生物学家想到了利用遗传工程来做到这一点。

光遗传学技术的诞生

我们知道，每个细胞都带着一份遗传信息DNA，如果生物学家能修改DNA，把光敏蛋白（即对光照敏感的蛋白质，光照可以使之变形）的基因加进去，那么细胞就会自动制造出光敏蛋白，这样，用光就可以直接控制细胞的活动。

在遗传学中，修改DNA的方法有很多，最传统的办法就是利用病毒。在生命进化过程中，病毒早已发明出DNA“修改术”，可把宿主细胞的DNA切断，插进一段代码，这样宿主细胞就可以为自己服务了。当然，生物学家会事先拆解病毒，把有害的“代码”去掉，添上制造光敏蛋白的“代码”，当病毒感染神经细胞后，就会自动制造光敏蛋白了。