可溶光开关用光控制神经元

大约20年前，一种策略叫做光遗传学用激光控制大脑活动。它利用病毒将基因植入细胞，使细胞对光敏感。光遗传学为研究人员提供了一种刺激或抑制大脑回路的精确方法，并阐明了它们在大脑中发挥的作用，从而彻底改变了神经科学。然而，这项工作的一个关键缺陷是，它通常只针对基因改造后的对光有反应的细胞。现在，中国科学家已经开发出一种利用光来控制脑细胞的新方法，这种方法没有这种限制，有可能极大地扩展这种光学方法的应用。

光遗传学与以前控制神经元的方法相比有许多优点。电子技术通常体积庞大且具有侵入性，会引发炎症，而药物通常起作用缓慢且不精确，还会产生不必要的副作用。然而，光遗传学只适用于转基因细胞的事实在很大程度上限制了它在实验室的研究。

在这项新研究中，研究人员对薄膜单晶硅二极管进行了实验。当用激光照射时，这种柔性光伏设备可以根据光的极性产生正或负的电场。

在对实验室培养的神经元的测试中，硅二极管可以激发或抑制神经活动，这取决于它们的正电压或负电压。在老鼠身上的实验中，这些设备还可以刺激或抑制后腿和大脑中处理触觉的部分的神经活动。

研究人员认为，这些硅薄膜可以通过近红外光穿透组织，用于无线、无电池的神经元刺激。潜在的应用包括控制周围神经来控制肢体运动，脊髓来缓解疼痛，迷走神经来治疗癫痫，视网膜用于视觉假肢，该研究的共同高级作者邢生说，他是北京大学的材料科学家和电气工程师北京清华大学．

上面的一系列图像显示了包裹在小鼠坐骨神经周围的pla - ptmc上的硅膜的自然溶解。下面这一系列显示了硅膜在老鼠大脑皮层上的自然溶解。兴胜

此外，这些设备是生物可吸收的，这意味着它们在体内自然溶解。因此，在他们完成任何计划的治疗目标后，不需要进行脑部手术来取出他们。

“如今，脑机接口是非常热门的话题，”盛说。“然而，大多数人关注的要么是大脑部分——神经科学家;或者机器部分的电气工程师。我们真的需要更多的人来解决界面问题，这是关键。”

科学家们指出，他们还没有看到他们的设备如何帮助建立疾病模型。目前，“我们需要确定最适用的场景来使用我们的设备，并相应地设计系统，以满足体内应用，并满足临床级植入物的标准，”Sheng说。

研究人员详细介绍了他们的发现在线9月5日杂志自然生物医学工程．