科学家利用激光和可以深入大脑内部的全息双光子显微镜，识别并激活了小鼠杏仁核中数亿个细胞中的一小部分，杏仁核是大脑中帮助控制行为的部分。
从记录小鼠大脑神经元激活的视频中抓取的图像。(参见下面的视频。)图片来源：SeanPiantadosi/BruchasLab
华盛顿大学医学院药理学、麻醉学和疼痛医学教授迈克尔·R·布鲁查斯(MichaelR.Bruchas)实验室的发现可能会为药物滥用障碍和一系列焦虑症的新疗法提供信息。
“这项技术正在进入科幻领域，”该研究的合著者、操作显微镜的研究科学家兼工程师周哲说。“十年前，当我还是一名研究生时，我从未想象过会发生这样的事情。”
虽然科学家之前已经能够刺激这些混合神经元的群体，但他们无法仅根据观察到的空间活动将它们分开。双光子显微镜及其一些最初用于高射投影仪的组件，使这组研究人员不仅可以观察老鼠摄入甜或苦溶液时大脑深处的反应，还可以刺激同样非常小的群体十几个神经元来改变行为。
“十多年来，我们一直在利用光来记录和操纵神经元的活动，”布鲁查斯实验室的博士后学者肖恩·皮安塔多西(SeanPiantadosi)说。“但是我们缺乏空间精度，无法以生理方式仅激活大脑深层区域内的特定整体，而不影响附近不参与的神经元。通过这项技术，我们可以使用全息术来弯曲激光，以仅瞄准我们想要操纵的神经元组。”
Neuron上的一篇论文重点介绍了这项工作。威斯康星大学麻醉学和疼痛医学系、成瘾、疼痛和情绪神经生物学中心、药理学系和生物工程系的研究人员参与了这项调查。
研究小组还表明，刺激一组神经元会抑制竞争神经元。他们对从如此小的细胞群中得到的实质性反应感到惊讶。
“我认为我们的发现最有趣的方面之一是神经科学的核心问题：可能调节给定行为的神经元的最小数量是多少?”皮安塔多西说道。
杏仁状的杏仁核是大脑中最重要的区域之一，在数百万年的进化过程中，主要负责保护人类免受危险。据信，它可以通过帮助区分真实世界的威胁(例如恐怖电影中的危险动物和虚假威胁)来控制恐惧和其他情绪反应。但它在处理奖励刺激方面的作用似乎也被低估了。
双光子显微镜使研究作者能够以不同的光线观察大脑深层结构。布鲁查斯说，有迹象表明，杏仁核在获得奖励以及预测和避免危险方面发挥着比之前想象的更微妙的作用。
尽管这种技术不太可能在人类身上重复，但该小组认为这项研究可以增进对大脑如何控制消费或戒断某种物质的决定的理解。
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