負(fù)責(zé)該項(xiàng)研究的是麻省理工學(xué)院的神經(jīng)學(xué)家艾德·鮑登（Ed Boyden）及他的一個博士后。鮑登表示，這一激動人心的成果適用于多種精神疾病的治療，如注意力缺陷多動障礙、精神分裂癥、抑郁癥和強(qiáng)迫癥等。
通過光基因技術(shù)（optogenetic technique），科學(xué)家成功地將激光器與基因工程結(jié)合在一起，以確定可疑的細(xì)胞和回路并控制特定神經(jīng)元的放電活動，其時間精度可達(dá)毫秒。光基因技術(shù)的特異性有助于避免健康細(xì)胞的損傷，從而將副作用減少到最小。在實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家對病毒進(jìn)行了基因改造，使之專門攻擊某種神經(jīng)元，后者擁有一種對藍(lán)光高度敏感的特殊通道。只需用藍(lán)光照射被感染的細(xì)胞，通道便會迅速打開，此時離子涌入細(xì)胞，神經(jīng)元則會進(jìn)行放電活動。
該技術(shù)的關(guān)鍵之處即在于其特異性，病毒的活動范圍僅限于大腦中極小的一塊區(qū)域，也只有特定的神經(jīng)元才會在受感染之后打開通道，而激光束則會繼續(xù)精確鎖定可疑的區(qū)域。這與當(dāng)前作用范圍較廣的藥物和電極技術(shù)正好相反。
在未來，可以發(fā)射光束的人工神經(jīng)元將代替用于深部腦刺激的電極，后者會激活或抑制大范圍內(nèi)神經(jīng)元的活動，它是治療帕金森病、羊癲瘋和抑郁癥的重要手段。然而由于作用范圍過廣，深部腦刺激的副作用和其療效同樣顯著。特異性較高的人工神經(jīng)元可以彌補(bǔ)這一不足。據(jù)鮑登介紹，精神病的最終療效取決于副作用的大小。通過鎖定特定種類的細(xì)胞，研究者可以強(qiáng)化神經(jīng)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)功能或是發(fā)明無損于人體健康的新療法。
根據(jù)鮑登日前發(fā)表在《神經(jīng)》（Neuron）雜志上的報告，該技術(shù)不僅適用于哺乳動物，而且安全性較高。在長達(dá)八個多月的實(shí)驗(yàn)中，盡管接受了多輪注射和激光刺激，恒河猴的神經(jīng)系統(tǒng)依然無恙，病毒也未引發(fā)大腦免疫系統(tǒng)的排異反應(yīng)。
鮑登指出，精神紊亂往往和特定細(xì)胞種類的改變有關(guān)。如何攻擊特定的種類而不殃及正常細(xì)胞是研究人員當(dāng)前面臨的難題之一。激光療法不僅能夠控制特定細(xì)胞的開合，還可精確定時，從而為新療法的開發(fā)創(chuàng)造了條件。
早在2005年，鮑登和斯坦福大學(xué)的卡爾·戴瑟羅斯（Karl Deisseroth）便開始利用光基因技術(shù)來研究神經(jīng)元回路對于不同行為的影響，如魚類的逃生。然而迄今為止，科學(xué)家們都未能驗(yàn)證該技術(shù)在哺乳動物身上的效果。鮑登的最新成果為光基因療法在人類精神病領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
不僅如此，光基因療法還可揭示出神經(jīng)回路與特定行為——尤其是高級的認(rèn)知功能——之間的關(guān)系。一般而言，鼠類的機(jī)體是理想的模型，然而其行為不夠復(fù)雜，有關(guān)神經(jīng)回路的研究也受到諸多限制。對于注意力缺陷多動障礙、精神分裂癥、抑郁癥和強(qiáng)迫癥等的深入研究需要進(jìn)行以哺乳動物為對象的高級實(shí)驗(yàn)。因此，盡管引發(fā)了一定的倫理爭議，光基因技術(shù)依然被神經(jīng)學(xué)家視為近年來最激動人心的重大突破之一。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原始出處：
Neuron, Volume 62, Issue 2, 191-198, 30 April 2009 doi:10.1016/j.neuron.2009.03.011
Millisecond-Timescale Optical Control of Neural Dynamics in the Nonhuman Primate Brain
Xue Han1,,,Xiaofeng Qian1,Jacob G. Bernstein1,Hui-hui Zhou2,Giovanni Talei Franzesi1,Patrick Stern3,Roderick T. Bronson3,Ann M. Graybiel2,Robert Desimone2andEdward S. Boyden1,2,4,,
1 Media Lab, Synthetic Neurobiology Group, Massachusetts Institute of Technology, 77 Massachusetts Avenue, Cambridge, MA 02139, USA
2 McGovern Institute, Department of Brain and Cognitive Sciences, Massachusetts Institute of Technology, 77 Massachusetts Avenue, Cambridge, MA 02139, USA
3 Koch Center for Cancer Research, Massachusetts Institute of Technology, 77 Massachusetts Avenue, Cambridge, MA 02139, USA
4 Department of Biological Engineering, Massachusetts Institute of Technology, 77 Massachusetts Avenue, Cambridge, MA 02139, USA
To understand how brain states and behaviors are generated by neural circuits, it would be useful to be able to perturb precisely the activity of specific cell types and pathways in the nonhuman primate nervous system. We used lentivirus to target the light-activated cation channel channelrhodopsin-2 (ChR2) specifically to excitatory neurons of the macaque frontal cortex. Using a laser-coupled optical fiber in conjunction with a recording microelectrode, we showed that activation of excitatory neurons resulted in well-timed excitatory and suppressive influences on neocortical neural networks. ChR2 was safely expressed, and could mediate optical neuromodulation, in primate neocortex over many months. These findings highlight a methodology for investigating the causal role of specific cell types in nonhuman primate neural computation, cognition, and behavior, and open up the possibility of a new generation of ultraprecise neurological and psychiatric therapeutics via cell-type-specific optical neural control prosthetics.
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