国立生理科学研究所和东北大学的研究小组使用光控制神经细胞的技术(光遗传学)在世界上首次成功地移动了猴子的手。

 光遗传学在特定细胞群和神经通路中表达被光激活的称为通道视紫红质的物质,并通过光照射控制神经活动,极大地有助于阐明大脑功能,并活跃于小鼠等研究中。在。然而,在灵长类动物中成功的研究很少,并且只报道了有限的研究,例如眼球运动。

 为了在灵长类动物中利用光遗传学,研究人员首先研究了一种在猴子大脑中有效表达视紫红质的基因转移方法。然后,我们寻找适合猴子的腺相关病毒载体,将病毒载体施用于参与手部运动的大脑皮层运动区,我们成功地在周围神经元中表达了视紫红质通道。

 在大脑皮层的运动皮层中,当施加刺激时,身体的一部分会根据刺激的位置发生明显的运动。研究人员用光照射表达视紫红质的神经细胞,并观察了光刺激引起的猴子的运动。结果,光照射有效地激发了运动皮层中的神经细胞,并成功地引起了视觉上可识别的手部运动。还发现这种运动与电刺激引起的运动一样强烈。也就是说,已证实光刺激是一种与长期用于激活神经细胞的电刺激相媲美的有效刺激方法。

 光遗传学的优势在于,只有特定的神经细胞才能被激活,以对抗激活所有周围细胞的电刺激。这一成果为使用灵长类动物进行大脑研究利用光遗传学打开了大门,并有望应用于人类疾病的治疗。

纸张信息:[Nature Communications] 猕猴运动皮层光遗传学刺激诱发的前肢运动

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