編譯 小西愛吃糖
2016十大新興科技是由世界經濟論壇評選，新興科技元委員會編撰，其中包括先進科技推廣成員《科學美國人》雜志主編Mariette DiChristina。我們相信這十大科技有能力改善我們的生活質量，實現(xiàn)行業(yè)轉化并保衛(wèi)我們的星球。十大科技清單也提供了一個機會，讓我們可以在這些技術未被廣泛采納前，就可能的人文，社會，經濟和環(huán)境風險問題展開討論。
在新型無線微型芯片的支持下，新技術可以為帕金森綜合癥以及抑郁癥等情況帶來新的治療方式。
大腦，即便是相對簡單的鼠類大腦，復雜程度都是很嚇人的。神經科學家和心理學家們可以觀察大腦如何對各種不同的刺激做出反應，而且他們甚至已經確立了整個大腦的基因分布。但是當對單個神經元和其它大腦細胞關閉和開啟缺乏控制方法時，研究者們發(fā)現(xiàn)要解釋大腦如何運作很難，至少能有助于徹底理解——并最終治愈帕金森疾病和主要的憂郁癥的細節(jié)都是缺失的。
科學家嘗試使用電極記錄一定范圍的神經活動。但這是一種殘酷而且不精確的方法，因為電極刺激每一個周邊的神經元，而且無法區(qū)分不同的腦細胞。
2005年出現(xiàn)了突破口，神經遺傳學家證明一種基因工程方法可以讓神經元對特定的光的顏色作出反應。這一技術，被稱為光遺傳學，建諸于70年代的色素蛋白研究， 統(tǒng)稱為視網膜紫質并按照視蛋白基因組編碼。這些蛋白質就像用光激活離子泵。沒有眼睛的微生物使用視網膜紫質從入射光提取能量和信息。
通過在老鼠特定的神經元里嵌入一個或多個視蛋白基因，生物學家們能夠隨意用可視光關閉或開啟特定的神經元。過去幾年間，科學家們已經將這些蛋白質調整為對從深紅到綠色，黃色，以及藍色等不同顏色作出反應。通過在不同的細胞內放入不同的基因，他們用不同顏色的光脈激活一個神經元，然后按照既定的時間和順序激活一些周圍的神經元。
這是一個決定性的進步，因為在活體大腦中，把握時機是關鍵。在某一個時點發(fā)出的信號可能和幾個微妙后發(fā)出的同樣信號有完全相反的功效。
光遺傳學的發(fā)明大大加速了腦科學的進程。但是，實驗者還受限于把光傳輸?shù)酱竽X器官的困難。現(xiàn)在，將超細，靈活，比神經元大不了多少的微芯片作為注射設備對神經進行無線控制的測試正在進行。他們可以被深深地嵌入大腦，而且對腦組織帶來最小的傷害。
光遺傳學已經為帕金森癥，慢性痛，視覺損害和抑郁癥等頭腦紊亂疾病打開了新大門。腦神經化學明顯對于某些腦部疾病有重要作用，藥物可以在一定程度上幫助改善癥狀。但是大腦的高速電波運轉也被干擾了，光遺傳學研究，尤其在新型無線芯片微芯的技術的幫助下，可以提供新的治療方法。比如最近的研究表明， 在某些案例中非侵犯性的光療可以通過關閉特定神經元可以治療慢性痛，提供了一種受人歡迎替代阿片類藥物的治療方法。
全球每四個人中就有一個患有精神障礙，精神病成為導致殘疾的主要原因之一，先進的光遺傳學幫助我們對大腦更好的理解刻不容緩。
