美國麻省理工學(xué)院(MIT)神經(jīng)科學(xué)家首次通過(guò)光基因學(xué)技術(shù)實(shí)現了對動(dòng)物肌肉運動(dòng)的控制。他們用藍光照射清醒小鼠的脊髓，小鼠的兩條后腿就都不能動(dòng)了。研究人員認為，這一成果提供了一種新方法，幫人們研究復雜脊髓線(xiàn)路是如何協(xié)調運動(dòng)與感受過(guò)程的。

　　本研究由MIT麥戈文腦研究所教授埃米利奧·比奇負責。以往，神經(jīng)科學(xué)家通過(guò)電刺激或藥理介入控制神經(jīng)元的活動(dòng)，以弄清楚它們的功能。這些方法揭示了許多關(guān)于脊髓的信息，但還沒(méi)有一種能精確控制特定類(lèi)型神經(jīng)元的方法，本研究探索了用光基因學(xué)技術(shù)研究抑制性中間神經(jīng)元的功能。這種神經(jīng)元與脊髓中其他神經(jīng)元一起形成了回路，執行腦發(fā)出的命令，并向腦傳送來(lái)自肢體的感覺(jué)信息。

　　光基因學(xué)技術(shù)是通過(guò)基因編程，讓某類(lèi)神經(jīng)元能表達一種叫做視蛋白(opsin)的光敏蛋白。視蛋白是一種離子通道，是調解神經(jīng)元電活動(dòng)的“泵”。受到光照時(shí)，一些視蛋白的活動(dòng)會(huì )被抑制，而另一些會(huì )被激活。

　　脊髓中的抑制神經(jīng)元能阻止肌肉收縮，肌肉收縮是保持平衡、協(xié)調運動(dòng)的關(guān)鍵。比如拿一個(gè)蘋(píng)果送到嘴邊，肱二頭肌收縮而三頭肌舒張;在睡眠的快速眼動(dòng)期間(做夢(mèng)時(shí))，肌肉的抑制狀態(tài)也和神經(jīng)元抑制有關(guān)。

　　MIT神經(jīng)科學(xué)教授馮國平(音譯)用轉基因技術(shù)培養出一種小鼠，它們的抑制脊髓神經(jīng)元都能表達一種叫紫紅質(zhì)通道蛋白2的視蛋白，這種蛋白受藍光照射會(huì )激活神經(jīng)活動(dòng)。實(shí)驗中小鼠能自由運動(dòng)，研究人員對小鼠脊髓不同位點(diǎn)進(jìn)行了照射，觀(guān)察激活神經(jīng)元有什么效果。

　　“當胸椎部分的抑制神經(jīng)元被激活時(shí)，小鼠兩條后腿立即停止運動(dòng)，這表明對胸椎神經(jīng)元的抑制能一路傳遞到脊髓末梢?！丙湼晡哪X研究所博士后維托里奧·卡吉諾說(shuō)。他們還發(fā)現，激活抑制神經(jīng)元對肢體感覺(jué)信號的傳遞和正常的神經(jīng)反射并無(wú)影響。

　　“光基因學(xué)的用途也帶來(lái)了一些有趣問(wèn)題?！泵绹吕卓速悹柎髮W(xué)神經(jīng)生物學(xué)與解剖學(xué)教授西蒙·吉斯特說(shuō)，“比如這種機制會(huì )不會(huì )成為一種全腦性的‘致命開(kāi)關(guān)’，抑制神經(jīng)元會(huì )不會(huì )發(fā)展成模塊，讓人們能更自由地選擇運動(dòng)模式?”

　　但本研究也顯示了光基因學(xué)的益處，MIT小組希望繼續用它來(lái)探索其他類(lèi)型的脊髓神經(jīng)元，并研究大腦指令對這些脊髓線(xiàn)路有何影響。