细如发丝的纤维可同时控制数千神经元

科技日报讯 （记者张佳欣）美国圣路易斯华盛顿大学研究团队开发出一种细如发丝、却能同时控制数千个神经元活动的新型光纤装置，可在大脑深处精确操控神经活动。研究成果发表于最新一期《自然·神经科学》杂志。
　　该装置名为PRIME（全景可重构照明光纤），能够通过一根细如发丝的植入物，实现多点、可重配置的光学刺激。这一突破性的光纤神经调控技术，或将成为未来理解大脑工作机制、治疗脑部疾病的重要工具。
　　光遗传学是一种利用光控制神经元的技术。科研人员通过在神经元中植入对光敏感的离子通道，用光信号“开关”特定脑区的细胞活动。然而，传统光纤存在限制，因为每根光纤只能照射一个固定点。若要研究复杂的神经网络，需要在大脑中植入上千根光纤，操作极具侵入性。
　　PRIME技术的突破在于，它能让单根光纤像“脑中的可控迪斯科球”一样，将光线同时定向至多个脑区。研究团队利用超快激光三维微加工技术，在光纤内部刻写出数千个光栅发射器（相当于微型反射镜），实现光线的多点分布输出。这些微型光发射器尺寸极小，仅为人类头发直径的1%。
　　在实验验证中，团队利用动物模型，通过PRIME技术成功刺激上丘不同子区域的神经活动，从而精确诱导动物产生“僵住”或“逃避”等不同行为反应。PRIME能够在空间和时间上实现对光信号的高精度调控，使团队得以观察相邻神经回路之间的交互机制，并揭示不同脑区活动模式如何共同影响行为。
　　这一成果不仅是神经科学的重要突破，也为下一代脑机接口技术提供了新思路。该装置显著拓展了实验中将分布式神经活动与知觉、行动相联系的能力，为探究脑功能提供了全新层次的研究通道。