螢光分子入侵大腦,能讀取果蠅死前 3 小時的記憶

作者 | 發布日期 2015 年 12 月 15 日 16:55 | 分類 生物科技 , 科技趣聞 follow us in feedly

在科幻電影中,常有先進科技,人死了不久,還能從大腦中讀取死前最後回憶,這種幻想科技雖然用處很大,但想來也讓人毛骨悚然,但是,如今科學家卻已經發明了效果類似的辦法,先拿果蠅來開刀。



大腦記錄資訊的方式,是神經電位訊號通過神經細胞彼此間形成的不同迴路,原理上,只要能了解訊號經過哪條迴路,就能知道大腦的主人體驗過什麼事,不過,這需要有辦法一個一個神經元去探查,得先從比較簡單的大腦開始研究起,果蠅的大腦只有 10 萬個神經元,成為最好的研究目標。

美國西北大學(Northwestern University)溫伯文理學院(Weinberg College of Arts and Sciences)研究團隊,利用螢光分子來入侵果蠅大腦,取得資訊。辦法是這樣,首先製造 3 種從水母身上發現的不同顏色的螢光分子,分別是綠色、黃色、藍色,再將分子拆成兩部份,必須重新結合起來,才會發光,然後,利用分子生物學的辦法,將螢光分子的兩半,分別送到突觸,也就是神經元交界處的兩邊。

當神經元傳遞訊號時,突觸前的那一邊,會分泌神經傳導物質,這些神經傳導物質越過突觸間隙,結合到突觸後那一邊的受體上,產生電位,把訊號傳給下一個神經元,在這個過程中,科學家分成兩半的螢光分子,就順便也越過了突觸間隙,有如牛郎織女跨過鵲橋相會,雙方結合後形成完整的螢光分子,就會發出螢光,如此一來,看何處發出螢光,就知道訊號經過哪些神經元。

科學家把 3 種顏色的螢光分子分別用於果蠅的三種主要生物系統上:嗅覺、溫覺、視覺,然後先讓果蠅到處體驗不同的經驗:聞不同的氣味、放在不同溫度,看不同東西,然後就是科幻恐怖片登場的時候了,可憐的果蠅將被抓來剖開頭殼,挖出大腦,在顯微鏡下看那些地方出現螢光,由於螢光可持續 1 ~ 3 個小時,因此科學家可以在 3 小時之後都能讀取果蠅的大腦最後的活動,就跟科幻恐怖片中能讀取死前最後記憶一樣。

過去對大腦的研究,受限於工具上的不足,往往有如在五里霧中,非侵入性的研究工具如 fMRI 只能讓研究者知道哪個區域活躍,無法進行一個個神經元、一個個突觸的研究,而若剖開大腦研究,腦細胞都死了,就無法找出迴路如何運作,螢光技術能讀取大腦死前活動的特性,或許未來可以幫助科學家更了解大腦的運作原理。

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