大脑利用光的人工片与真正的神经元沟通

假体是一种人工装置，它取代了身体的受伤和失踪的一部分。你可以很容易想象有一条木腿或卢克天行者著名的机器人手一个刻板的海盗。那么显着，认为老派的假肢像眼镜和替代天然我们眼中的隐形眼镜隐形眼镜。现在试着想象一个假体替换受损大脑的一部分。可以人工大脑物质是怎样的？它怎么会甚至工作？

创建神经修复技术是带领由Ikerbasque研究员保罗Bonifazi从Biocruces卫生研究院（毕尔巴鄂，西班牙），以及Timothée列维从工业科学，东京大学研究所和IMS实验室，波尔多大学的国际团队的目标。虽然几种类型的人造神经元已经被开发，没有已经为神经假真正实用。其中一个最大的问题是，在大脑神经细胞沟通非常精确，但在典型的电神经网络的电力输出是无法目标特定的神经元。为了克服这个问题，球队转换的电信号到光。正如列维解释说，“在光遗传学技术的进步使我们能够精确定位神经元在我们的生物神经网络的一个很小的区域。”

光遗传学是一种技术，需要数光敏蛋白的优势藻类和其他动物中发现。将这些蛋白为神经元是一种黑客攻击;一旦在那里，光照射到一个神经元将使它有效或无效，这取决于蛋白质的种类。在这种情况下，研究人员使用的是由蓝色光特异性激活的蛋白质。在他们的实验中，他们首先转化的尖峰的神经元网络的电力输出到蓝色和黑色正方形的方格图案。然后，将它们照射这种图案向下到生物神经元网络中的菜生长的0.8 0.8平方毫米。在这个广场上，只有神经元打从蓝色正方形的光线直接激活。

在培养的神经元的自发性活动产生如下某种节奏的同步活动。此节律由神经元连接在一起的方式，类型的神经元，以及它们的适应和变化的能力来定义。

“我们成功的关键，说：”利维“，被理解的是，人工神经元的节奏必须匹配那些真正的神经元。一旦我们能够做到这一点，生物网络能够回应的‘旋律’由人工一个发送。欧洲Brainbow项目过程中获得的初步结果，帮助我们设计这些仿生人工神经元“。

他们调整了人工神经网络，直到找到最佳匹配使用几个不同的节奏。神经元的组被分配到特定的像素在图像框格和节律活动然后能更改在照射到培养的神经元的视觉图案。光图案被示出到培养的神经元的一个非常小的区域，和研究人员能够以验证所述生物网络的全局节律的局部反应以及变化。

“光遗传学纳入到该系统是对实用性的进步，”利维说。 “这将允许未来的仿生设备与特定类型的神经元或特定的神经元回路内通信”。该小组是乐观地认为，使用他们的系统未来的假肢装置将能够取代受损的脑电路，恢复大脑区域之间的通信。 “在东京的大学，在与美河野和池内博博士合作，我们的重点是生物混合神经运动系统的设计打造新一代神经假的，说：”列维。

资源 Institute of Industrial Science, The University of Tokyo. "Artificial pieces of brain use light to communicate with real neurons." ScienceDaily. ScienceDaily, 19 May 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/05/200519101322.htm>.