光遗传学是一种生物手艺，它使用光来打开或封闭大脑中的特定神经元群。例如，研究人员或者会使用光遗传学刺激来恢复瘫痪时的活动，或许在未来封闭引起痛苦的大脑或脊柱区域，从而消弭对阿片类药物和阿片类药物和其他止痛药。
“我们正在建造这些对象，以认识大脑的分歧部门是若何工作的，”Gutruf说。“光遗传学的优势在于你具有细胞特异性：你能够针对特定的神经元群，并在整个大脑情况中研究它们的功能和关系。”
在光遗传学中，研究人员用称为视卵白的卵白质加载特定的神经元，这些卵白质将光转换成组成神经元功能的电位。当研究人员在大脑区域照射光时，它仅激活视卵白负载的神经元。
光遗传学的第一次迭代涉及经由光纤向大脑发送光，这意味着测试对象被物理地束缚到掌握站。研究人员持续斥地使用无线电子设备的无电池手艺，这意味着受试者能够自由移动。
然则这些设备仍然有其自身的局限性 - 它们体积宏大而且平日显着附着在头骨皮相，它们不克正确掌握光线的频率或强度，它们一次只能刺激大脑的一个区域。
更多的掌握和更少的空间
“经由这项研究，我们进一步推进了两到三步，”Gutruf说。“我们可以对发出的光的强度和频率实施数字掌握，而且设备非常小型化，是以它们能够植入头皮下。我们还能够自力地刺激统一主体的大脑中的多个位置，以前也弗成能。“
掌握光线强度的能力至关主要，因为它能够让研究人员正确掌握光线对大脑的影响水平 - 光线越亮，光线越远。此外，掌握光的强度意味着掌握光源发生的热量，并避免被热激活的神经元的不测激活。
无线，无电池植入物由外部振荡磁场供电，尽管具有进步的功能，但并不比曩昔的版本大得多或重得多。此外，新的天线设计消弭了曩昔版本的光遗传设备所面临的问题，个中传输到设备的旌旗强度凭据大脑的角度而转变：受试者会转过甚而且旌旗会减弱。
“这个系统在一个外壳中有两个天线，我们能够非常快速地往返切换旌旗，是以我们能够在任何偏向为植入物供电，”Gutruf说。“未来，这种手艺能够供应无电池的植入物，无需移除或更调设备即可供应不中止的刺激，从而导致比现有起搏器或刺激手艺更少侵入性的手术。”
工具采用简洁的外科手术，雷同于手术，个中人类配有神经刺激器或“脑心脏起搏器”。它们不会对受试者发生不良影响，而且跟着时间的推移，它们的功能不会在体内降解。这或者对心脏起搏器等医疗设备发生影响，今朝需要每隔5到15年更调一次。
该论文还证实植入这些装配的动物能够经由较量机断层扫描，CT或磁共振成像或MRI进行平安成像，从而能够深入认识临床相关参数，如骨骼和组织状况以及装配。
