科學家使用磁性納米粒子激活大腦內小范圍的細胞群，可以引發(fā)肢體運動，包括跑、翻滾以及對四肢失去控制，這對于研究和治療神經系統(tǒng)疾病來說是一項進步。下面就隨醫(yī)療電子小編一起來了解一下相關內容吧。

　　研究人員開發(fā)的這項技術稱為磁性熱刺激。它給了神經科學家一個強大的工具：遠程、微創(chuàng)的方式觸發(fā)大腦深處的活動，使得特定的神經元細胞可以在激活和靜默之間切換，以研究這些改變對生理有什么樣的影響。

　　“現在正在進行很多工作以繪制控制行為和情感的神經元通路，”研究的領導者Arnd Pralle博士說，他是布法羅大學藝術與科學學院的教授，“我們思想的計算機究竟是如何工作的?我們開發(fā)的這項技術可以在很大程度上給到幫助?！?/p>

　　對于涉及特定神經元組的損傷或功能障礙疾病來說，解讀大腦如何工作，器官內的各個部分之間如何通信及控制行為，是開發(fā)治療方法的關鍵。創(chuàng)傷性腦損傷、帕金森疾病、肌張力障礙和外周麻痹都屬于這一類

　　Pralle團隊報告的進展也可以幫助科學家尋求方法，直接通過大腦刺激治療多種疾病，例如抑郁、癲癇。

　　研究是在小鼠身上進行的，研究發(fā)表在8月15日的《eLife》上。磁性熱刺激是使用磁性納米粒子刺激神經元，結合溫度敏感的離子通道。當納米粒子通過外加磁場被加熱，大腦細胞放電使得離子通道打開。

　　靶向高度特異性大腦區(qū)域

　　綠色區(qū)域為紋狀體中被靶向的細胞。

　　在小鼠中，Pralle的團隊成功激活了大腦的三個區(qū)域，誘發(fā)特定的運動功能。

　　刺激運動皮質的細胞使得小鼠跑動，而刺激紋狀體的細胞使得小鼠轉圈。當科學家激活大腦深度區(qū)域時，小鼠的行動就被凍結，無法移動它們的四肢。

　　“通過我們的方法，我們可以靶向非常小的一組細胞，大概是一個100微米左右的區(qū)域，像人類一根頭發(fā)那樣的寬度，”Pralle說。

　　磁性熱刺激是如何起作用的?

　　磁性熱刺激可以使得研究者使用加熱磁性納米粒子激活大腦內單個的神經元。

　　它是如何起作用的呢?首先，科學家們使用基因工程誘導一個特定的DNA鏈靶向神經元，使得這些細胞能夠產生熱激活的離子通道。然后，研究人員注射特制的磁性納米粒子到大腦內同一區(qū)域。這些納米粒子會鎖定到目標神經元的表面上，形成像洋蔥皮一樣的薄覆蓋層。

　　研究人員在這項研究中使用的納米粒子具有這樣的結構，錳鐵復合殼體包圍著鈷鐵復合磁芯。

　　當一個外加的交變磁場應用于大腦，它使得磁性納米粒子快速翻轉，產生了加熱靶向細胞的熱量。這迫使溫度敏感的離子通道打開，刺激神經元放電。

　　超越其他方法，如光遺傳學

　　Pralle十年來致力于推進磁熱刺激。他最初證明了該技術在培養(yǎng)皿中有激活神經元的效果，然后用來控制一種微小線蟲的行為。

　　Pralle表示，磁性熱刺激具有一些超越其他深層腦刺激方法的優(yōu)點。

　　廣為人知的技術之一——光遺傳學，使用光替代磁性加熱激活細胞。但是光遺傳學通常需要在大腦中植入微小的光纖電纜，而磁性熱刺激相對來說，可以遠程操作，侵入性更小，Pralle說。他補充道，甚至于在小鼠的大腦經受數次刺激之后，靶向的神經元依然沒有損傷的跡象。

　　研究的下一步是使用磁性熱刺激激活和靜默小鼠大腦的不同區(qū)域，在同一時間進行。Pralle正與麻省理工學院的研究人員Polina Anikeeva博士和哈佛醫(yī)學院合作，共同致力于這個項目的推進。我們期待這種微創(chuàng)的方法能夠更好的精準控制大腦的活動，為多種大腦相關疾病的治療帶來希望。