研究人员开发了首个高精度双色光电神经探针

马萨诸塞大学阿默斯特分校的一组研究人员开发出了第一个双色光电神经探针。以前的单色探针通常只控制一个方向的大脑活动——兴奋或抑制，但不能同时控制两个方向——而这种新设计可以增强或抑制大脑特定皮质层内相同神经元的电活动。它有望帮助研究皮层和大脑深部区域内紧密排列的神经微回路，从长远来看，还有助于绘制大脑的功能图谱。

电子与计算机工程助理副教授Guangyu Xu是麻省大学阿默斯特分校的Dev和Linda Gupta教授，也是这项研究的首席研究员。他希望该设备最终能帮助研究人员确定脑部疾病的起源。

Guangyu Xu解释说，该设备是基于光遗传学，一种利用光控制神经活动的方法。他说:“我们能够将两种颜色的光(红色或蓝色)中的一种发送到大脑，让每个皮质层内的神经元变得更活跃或更沉默，正如你可以从电子神经记录信号中看出的那样。”“这种能力，即双向光遗传电生理学，将有助于对大脑回路进行高分辨率的调查，并阐明动物疾病模型。”

他说，双向控制是促进对癫痫和帕金森氏症等疾病的理解的一个关键特征。“例如，对于癫痫，你可能需要让大脑的某些区域保持沉默，而不是激活它们，这种需求是我们制造这种双色设备的动机之一。探针上的第二种颜色增加了对大脑的光学控制的灵活性。”

制造这样的设备并非易事，需要将不同的光电材料封装在一个小于一毫米的小尺寸中，并且彼此之间的串扰要低。“我们在这项工作中开发了一种高产的集成方法”。

发表在《细胞报告物理科学》杂志上的这项工作标志着这项技术的首次初步测试，展示了该设备在小鼠大脑中提供高空间分辨率和双向控制的能力。“我们在老鼠身上做的是打开那些蓝色或红色的led来关闭或打开相同的局部大脑回路，”他说。“这种空间分辨率可以归结为特定的皮层层，这在记录痕迹中得到了证实。”

他预计未来的研究将扩展到在身体的其他部位测试该设备，可能是在大脑之外。