科学家成功利用近红外光控制大脑神经细胞活动

日本东北大学于2015年11月11日宣布，他们成功实现利用近红外光控制小鼠大脑的神经细胞活动的“开始”与“停止”。
生命科学研究科的八尾宽教授所带领的科研团队完成了本次实验。相关论文于11月10日刊载在英国知名科学杂志《Scientific Reports》上。
光遗传学（optogenetics），即结合遗传工程与光来操作个别神经细胞的活性，发现脑部如何产生γ波，并为它们在调控脑部功能中的角色提供新证据，这将有助于发展一系列脑相关失调的新疗法。在光遗传学领域中，与大部分被物体吸收导致衰减的可见光相比，生命组织吸收率较低的近红外光更适合用在进行生命体深部光操作。但是具体的神经细胞传达方式在此之前并未被探明。
在本次的实验中，研究人员将注意力放在了能够吸收近红外光能量并且发出蓝、绿、红等可见光的稀土纳米颗粒（Lanthanide Nanoparticles，简称：LNP）上，并计划创造出以LNP为给予体将近红外光的能量转化为可见光，并且将光敏感通道蛋白作为接受器来控制神经细胞活动的系统。研究小组成功通过实验证实了该系统的可行性。
研究人员从小鼠大脑皮质神经元中发现了高感度光敏感通道蛋白，而这种蛋白是从名为团藻(Volvox) 的植鞭亚纲生物中提取的。在将LNP植入这部分大脑皮质神经元的附近后发现，使用近红外激光对其进行照射时，激光脉冲波的开启和关闭能够控制神经细胞动作电位的发生。