科學家們在完全控制思想方面又向前邁進了一步，即使那個思想屬於像沙粒大小的生物。哈佛大學的一個團隊建立了一個計算機系統來操縱蠕蟲——使其開始和停止，給予它們被觸控的感覺，甚至促使它們產卵，如上面的影片所示——透過用雷射單獨刺激它們的神經元，所有這些都是在蠕蟲在培養皿中自由遊動時進行的。這項技術可能首次幫助神經科學家完全理解動物神經系統的工作原理。
用雷射誘導蠕蟲產卵，來自Samuel Lab在Vimeo。
所討論的蠕蟲，秀麗隱杆線蟲，是生物學中研究最廣泛的生物之一：研究人員已經完全繪製並分類了它的細胞——每個個體正好有1,031個——包括它的302個神經元和它們之間大約5,000個連線。但科學仍然不知道“神經元如何在網路中協同工作”，哈佛大學生物物理學研究生安德魯·萊弗說。例如，蠕蟲如何協調其大約100塊肌肉，以便在蠕蟲游泳時以波浪模式放鬆和收縮？
為了找出答案，萊弗和他的合作者對這種一毫米長的線蟲進行了基因工程改造，使其身體中的特定細胞對光敏感，這是一種稱為光遺傳學的技術，近年來由斯坦福大學精神病學家和生物工程師卡爾·戴瑟羅思開發[參見戴瑟羅思的“用光控制大腦”，《大眾科學》，2010年11月]。由於蠕蟲的身體是透明的，因此精確聚焦的雷射，精度為30微米，可以在不需要電極或其他侵入性方法的情況下開啟或抑制單個神經元。萊弗在一個定製的載物臺上放置了一個顯微鏡，以跟蹤蠕蟲在培養皿中游動的情況。他還編寫了軟體，分析顯微鏡的影像以定位目標神經元，然後相應地指向併發射雷射——所有這些都以每秒50幀的速度進行。結果於1月16日在《自然方法》雜誌線上發表（《大眾科學》是自然出版集團的一部分）。
其他團隊已經對固定不動的蠕蟲進行了光遺傳學研究並控制了單個神經元。但是，萊弗說，為了理解生物體的生理機能，有必要在蠕蟲自由遊動時對其進行操縱。他和他的合作者能夠證明，例如，在游泳過程中，運動訊號透過肌肉細胞本身以及神經連線向下移動身體，方法是選擇性地阻斷其肌肉系統和神經系統的部分。在下面的影片中，可以看到蠕蟲停止，因為雷射抑制了其身體前部的運動神經元。
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透過雷射抑制蠕蟲的運動神經元來中斷運動，來自Samuel Lab在Vimeo。
該團隊還測試了其技術的潛力，方法是讓蠕蟲產卵，並表明特定的神經元處理來自觸覺細胞的資訊。在下面的影片中，藍色雷射透過刺激這些細胞來誘導觸覺，蠕蟲感覺到它撞到了某個物體，從而改變方向。
用雷射刺激蠕蟲的前觸覺感受器（AVM和ALM），來自Samuel Lab在Vimeo。
戴瑟羅思說，這項技術“大大增強了蠕蟲光遺傳學控制的能力”。萊弗希望它有一天能幫助科學家建立生物體行為的完整模擬。“希望我們能夠建立整個神經系統的計算模型，”他說。在某種程度上，那就像“上傳一個思想”，儘管只是一個初級的思想。