研究人員在完全控制思維方面邁進了一步，即使這個思維比一粒沙子還小。哈佛大學的一個團隊構建了一個計算機系統來操縱蠕蟲——透過雷射束單獨刺激它們的神經元，使它們開始和停止，給予它們被觸控的感覺，甚至促使它們產卵——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全面瞭解動物神經系統的工作原理。
所討論的蠕蟲，Caenorhabditis elegans，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，包括它的 302 個神經元和它們之間大約 5,000 個連線。但哈佛大學生物物理學研究生安德魯·萊弗說，科學仍然不確切地知道“神經元如何在網路中協同工作”。例如，蠕蟲如何協調其大約 100 塊肌肉，使其在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，使其體內特定的細胞對光敏感，這是一種近年來開發的技術，稱為光遺傳學。由於蠕蟲的身體是透明的，因此可以利用精度為 30 微米的聚焦雷射，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。萊弗將顯微鏡放置在定製的載物臺上，以追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。《自然方法》雜誌在其網站上發表了研究結果（《大眾科學》是自然出版集團的一部分）。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞事業 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的有影響力的故事的未來。
其他團隊已經使用光遺傳學來控制固定蠕蟲上的單個神經元。但萊弗說，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作。例如，他和他的同事能夠證明，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。
萊弗認為，這項技術有朝一日可以幫助科學家建立生物體行為的完整模擬。“我們希望能夠建立整個神經系統的計算模型，”他說。在某種程度上，這就像“上傳一個思維”，儘管只是一個初級的思維。