科學家離人工控制大腦又近了一步，雖然這個大腦比沙礫還要小。最近，美國哈佛大學的一個研究小組制作了一個可以操控線蟲的計算機系統——通過激光刺激培養皿中自由游動的線蟲的單個神經元，可以讓它們開始或停止游動，給它們被撫摸的感覺，甚至可以促使它們產卵。這項技術也許可以幫 助神經科學家更好地理解動物神經系統如何工作。
實驗中的線蟲學名為秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans），是研究得最深入的一種生物：科學家已經完成了秀麗隱桿線蟲體內全部細胞的分類和繪制，其中包括302 個神經細胞和5 000 多個神經連接。但是，科學家始終不知道“神經細胞如何像網絡一樣協同工作”，美國哈佛大學生物物理學專業的研究生安德魯·利弗爾（Andrew Leifer）說。當線蟲在游動時，它們如何協調全身100 多個肌肉細胞，讓這些細胞呈現出波浪一樣的 收縮和舒展模式？ 為了弄清這個問題，利弗爾和同事利用基因技術改造了一條只有1 毫米長 的線蟲，讓它體內的一些特殊細胞對光敏 感——這就是近年發展起來的光遺傳學技術（optogenetics，參見《環球科學》2010 年第 12 期《用光遙控大腦》）。因為線蟲的身體是 透明的，聚焦點極小、瞄準精度高達30微米的激光束可以激活或抑制單個神經細胞的活動，無須使用電極或其他侵入式手段。利弗爾將顯微鏡放在一個專門定做的試驗臺上，來跟蹤線蟲在培養皿里的活動。他還編寫了一 個程序，通過分析顯微鏡中的圖像來鎖定目標神經細胞的位置，然后瞄準細胞，發射激光束。這項研究的結果發表在《自然·方法學（nature method）的網絡版上。 其他研究小組已經用光遺傳學技術控制過固定不動的線蟲的單個神經元。但利弗爾認為，就了解動物體的生理機制 而言，必須要在自由活動的線蟲身上進行實驗。他和合作者的研究表明，在線蟲游動的過程中，運動信號向全身的傳遞不只是通過肌肉細胞本身，還會通過神經連接。 利弗爾認為，這項技術或許能在某一天幫助科學家完整模擬這種生物的行為。他說：“我們希望可以創造出線蟲整個 神經系統的計算機模型。”在某種程度上，這好比是向計算機“上傳大腦”，雖然只是一個很初級的大腦。 |
