科学家将将激光照射入老鼠的大脑 使老鼠产生幻觉

科学家们将一扇窗户切入一只老鼠的大脑,然后用激光照射它,引发幻觉。值得注意的是,研究人员发现,虽然老鼠有数百万个神经元或脑细胞,但激光只需要接触其中的20个,就能诱使老鼠识别出墙上并不存在的图案。

这些结果激发了研究人员提出一个很少被提及的问题:为什么老鼠(和人类)不经常绊倒?

斯坦福大学的神经科学家和精神病学家卡尔·戴塞罗斯(Karl Deisseroth)在一份声明中说: “老鼠脑中有数百万个神经元,而人脑有数十亿个,如果只有20左右可以产生感知,如果只有20个左右就能产生一种感觉,那么为什么我们不会一直产生幻觉,这是由虚假的随机活动造成的呢?”

令人难以置信的精神敏感性表明,哺乳动物的大脑可能比以前认为的更精细调整机器,Deisseroth补充说,能够对极低数量的脑细胞做出反应,而不会被随机失火的神经元分散太多。虽然本实验仅考虑了对简单视觉模式的认识,但是更复杂的心理感觉(如情绪或记忆)同样可能受到极少数脑细胞的控制。

绊倒激光
如何在没有滑动迷幻药物的情况下使鼠标产生幻觉?对于这个实验,研究人员使用了一种称为光遗传学的技术- 基本上是将光敏基因插入动物的大脑中,当暴露于某些波长的光线时,这些基因会导致某些神经元发射。

这项技术已经被用于以前的研究,将老鼠变成饥饿的“僵尸”并帮助老鼠踢他们的可卡因习惯。在这里,它用于了解当显示各种水平和垂直线条时,小鼠的大脑是如何反应的 – 并且看看这些神经反应是否可以通过用目标光脉冲小组神经元来重新创建。

研究人员通过在老鼠的头骨上雕刻一个字面窗口完成了这项任务(完整的透明玻璃窗和所有东西)。这种手术暴露了视觉皮层 – 负责处理小鼠和人类视觉信息的大脑区域。科学家还将基因插入小鼠体内,产生两种不同的蛋白质,一种是神经元在被激活时发出绿光,另一种是在暴露于特定的红外激光时引起神经元发射的蛋白质。

接下来,研究人员向小鼠展示了一条移动平行线的图案,并训练它们在线条完全垂直或完全水平时舔水嘴。由于绿色发光的蛋白质,科学家们确切地看到当小鼠识别并对不同的线方向作出反应时发射的神经元。这使研究人员能够开发出一种特殊的3D“全息图”激光,可以在小脑大脑的正确位置发射,仅针对识别水平或垂直线的神经元。

现在,为了“幻觉”。渐渐地,研究人员发现老鼠的水平和垂直线投影越来越暗淡,同时用他们的特殊激光触发小鼠大脑中适当的神经元。到实验结束时,研究人员完全停止显示小鼠系 – 但是,当激光击中负责看到水平或垂直线的神经元时,小鼠仍然会通过舔合适的水喷射来做出反应。

这是一个真正的幻觉吗?老鼠真的“看到”了看不见的线条吗?Deisseroth在研究报道的一篇新闻报道中说,这是不可能确定的。然而,Deisseroth说,啮齿动物的脑细胞射击和对激光的行为反应看起来与“在自然感知期间”完全一样。实际上,激光使小鼠的大脑对特定的视觉刺激做出反应。

研究人员写道,值得注意的是,他们能够通过靶向10到20个神经元来触发这些特定的神经反应 – 这只是老鼠数百万的一小部分。

“我们不知道可能需要多少细胞来触发一个人更精细的思想,感官体验或情感,”Deisseroth说,“但考虑到我们所看到的,它可能是一个非常小的数字。“