科学家通过使用光刺激动物大脑中的少量细胞，在小鼠中诱发了幻觉。这一壮举可以改善研究人员对大脑如何解释和对眼睛所见事物的理解的理解，甚至可能导致开发出能够帮助视障人士看到的设备。
该研究的作者于7月18日发表在《科学》杂志上，使用了一种称为光遗传学的技术，该技术通过光脉冲控制单个脑细胞。该技术适用于经过修饰的小鼠，以使它们的神经元产生一种蛋白质，使它们在暴露于光线时会发光。
在这种情况下，加利福尼亚州斯坦福大学的神经科学家卡尔·迪瑟洛斯（Karl Deisseroth）及其同事试图将图像植入大脑视觉皮层。该区域通常根据视网膜产生的信息将图片编织在一起。
Deisseroth小组向小鼠展示了水平或垂直条形的图像，并训练了每只看到垂直条形的动物从水管中舔食。科学家们监视了动物的大脑，并记录了当小鼠看到竖线时哪些神经元被发射。他们最终确定了每只动物大约20个与垂直图像一致的细胞。
为了产生幻觉，研究人员仅在这些神经元上发光，以刺激它们发射。即使动物坐在黑暗中，这也导致小鼠舔水时好像舔了竖条一样。当科学家刺激与单杠图像相关的神经元时，小鼠没有舔试管。
华盛顿西雅图艾伦脑科学研究所所长克里斯托夫·科赫（Christof Koch）表示，该论文是技术之旅，也是光遗传学的进步。他说：“不要弹脑子。”
放眼长远
英国布莱顿萨塞克斯大学的神经科学家Anil Seth说，目前尚不清楚最新研究中的小鼠是有意识还是无意识地“荣成”了竖条，发现这一点可能需要进行不同的行为测试。
但是他对这种方法的潜在应用充满热情。他说，“这些光遗传学技术确实在改变游戏规则，”因为它们使科学家能够操纵大脑而不是仅仅观察大脑。这可能导致假体直接将感觉信息输入大脑。
就他而言，Deisseroth感到惊讶的是，仅刺激20个神经元似乎会使小鼠产生幻觉。有了这种数量的神经元可以随机激发的机会，他想知道为什么老鼠没有不断地产生幻觉。
但是科赫说，视觉皮层中的细胞只是大脑用来感知和解释图像的一部分-这是神经元级联中的第一个主开关。
连接到视觉皮层的大脑其他区域通过将图像置于上下文中来评估图像的含义。在某些情况下，例如在梦中，大脑可以生成图像而无需眼睛进行任何输入。
视觉皮层中的主开关神经元可能非常特定。2005年，科赫（Koch）研究小组发表了一项研究，该研究表明，只要有人看到女演员詹妮弗·安妮斯顿（Jennifer Aniston2）的图像，就会发射单个神经元。他说，目前尚不清楚小鼠是否能以这种方式识别人脸，但视觉对小鼠的重要性不如灵长类动物重要。
未来愿景
斯坦福大学研究团队的下一个挑战将是确定感知特定图像的神经元如何连接到解释视觉信息含义的大脑区域。迪瑟罗特说：“这里只是擦伤表面。”
研究人员设计的这项技术依赖于一组蛋白质，这些蛋白质对暗红色的光脉冲敏感，以降低大脑过热的风险。科学家希望这些蛋白质将使它们和其他蛋白质能够探索与其他视觉因素（例如颜色和形状）以及其他类型的感觉输入（包括声音和触摸）的感知有关的神经元功能。
目前，光遗传学还远远没有准备好在人类中使用。但是，正在研究通过刺激人脑来补充感官的其他方法。
六月，位于加利福尼亚州洛杉矶的一家名为Second Sight的公司透露了该设备的早期临床结果，该设备使用植入视皮层中的电极为盲人恢复视力。电极响应从戴在人眼附近的相机收集到的信息来刺激大脑。
该系统将六个人的视力提高到可以在黑屏上看到一个白色正方形的程度。该公司希望该设备有一天能通过直接向大脑发送更复杂的视觉信息来恢复视力。
自然571，459-460（2019）
