科技日報記者 張佳欣
美國圣路易斯華盛頓大學研究團隊開發出一種細如發絲、卻能同時控制數千個神經元活動的新型光纖裝置，可在大腦深處精確操控神經活動。研究成果發表于最新一期《自然·神經科學》雜志。
該裝置名為PRIME（全景可重構照明光纖），能夠通過一根細如發絲的植入物，實現多點、可重配置的光學刺激。這一突破性的光纖神經調控技術，或將成為未來理解大腦工作機制、治療腦部疾病的重要工具。
光遺傳學是一種利用光控制神經元的技術。科研人員通過在神經元中植入對光敏感的離子通道，用光信號“開關”特定腦區的細胞活動。然而，傳統光纖存在限制，因為每根光纖只能照射一個固定點。若要研究復雜的神經網絡，需要在大腦中植入上千根光纖，操作極具侵入性。
PRIME技術的突破在于，它能讓單根光纖像“腦中的可控迪斯科球”一樣，將光線同時定向至多個腦區。研究團隊利用超快激光三維微加工技術，在光纖內部刻寫出數千個光柵發射器（相當于微型反射鏡），實現光線的多點分布輸出。這些微型光發射器尺寸極小，僅為人類頭發直徑的1%。
在實驗驗證中，團隊利用動物模型，通過PRIME技術成功刺激上丘不同子區域的神經活動，從而精確誘導動物產生“僵住”或“逃避”等不同行為反應。PRIME能夠在空間和時間上實現對光信號的高精度調控，使團隊得以觀察相鄰神經回路之間的交互機制，并揭示不同腦區活動模式如何共同影響行為。
這一成果不僅是神經科學的重要突破，也為下一代腦機接口技術提供了新思路。該裝置顯著拓展了實驗中將分布式神經活動與知覺、行動相聯系的能力，為探究腦功能提供了全新層次的研究通道。
