斯坦福队刺激神经元在小鼠思想中诱发特定的看法
幻觉很可怕，幸运的是，相当罕见。但是，一项新的研究表明，真正的问题不在于为什么有些人偶尔会经历这些。所以我们才不会一直产生幻觉。
在研究中，斯坦福大学医学院神经科学家在视觉皮层中刺激神经细胞老鼠在动物的脑海中产生一种错觉。科学家需要刺激数量少得惊人的神经细胞为了产生感知，这导致老鼠以一种特定的方式行动。
“早在2012年，我们已经描述了在一个清醒的、警觉的动物中控制个别选择的神经元活动的能力，”卡尔·戴瑟罗斯博士说，他是生物工程和精神病学和行为科学的教授。“现在，我们第一次能够提高这种能力，同时控制多个单独指定的细胞，并使动物感知到一些实际上并不存在的特定东西，并相应地做出行为。”
该研究将于7月18日在线发表科学，对获得大脑中的自然信息处理的影响以及精神病患者（如精神分裂症）的影响，并指向具有单细胞分辨率的神经假肢装置的可能性。
Deisseroth是该研究的高级作者。牵头作者是由员工科学家们共享的詹姆斯马尔梅尔，博士和肖恩奎尔，博士学位。研究生Yoon Seok Kim;和博士后学者蒂莫西马拉多，博士。
使用OptoGenetics.
Deisseroth是一个霍华德休斯医学院调查员，并拥有D. H.陈教授，开创性的Optibetics，一种技术使研究人员能够在自由移动的动物中刺激特定神经元，并观察到动物的产生效果'大脑功能和行为。
在新的研究中，Deisseroth和他的同事将两种基因的组合插入了实验室小鼠的视觉皮层中的大量神经元。一种基因编码了一种光敏蛋白质，其使神经元在红外光谱中响应于这种情况而响应于狭窄定义的颜色的激光脉冲而发射。另一个基因编码了荧光蛋白，每当神经元活性时发出肌肤。
科学家通过去除一部分动物的颅骨来揭露一部分视觉皮层的一部分，在小鼠中产生了颅窗，这两只小鼠和人类负责从视网膜中继的处理信息。调查人员用透明的玻璃覆盖物保护了该暴露区域。然后，它们可以使用他们开发的设备，以便将本发明的专题对目标光子的全息图 - 三维配置进行了预定的光子 - 到视觉皮质的三维配置。这些光子将沿着特定神经元处于精确的斑点。研究人员可以在脑皮层的两个不同层的跨越约1平方毫米并大约数千神经元的阶层监测近几个单独的神经元的所得活性。
将老鼠的头部固定在一个舒适的位置，然后在屏幕上随机显示一系列水平和垂直的条形图。研究人员观察并记录了暴露的视觉皮层中的哪些神经元被一种或另一种定向优先激活。从这些结果中，科学家们能够识别出分散的单个神经元种群，这些神经元被“调谐”到水平或垂直的视觉显示器上。
然后，他们能够以全息图的形式“回放”这些记录，在对水平或垂直条形物有反应的神经元上产生红外光点。由此产生的下游神经元活动，即使是在相对远离受刺激神经元的位置，也与在屏幕上看到的自然刺激(白色背景上的黑色水平或垂直条)非常相似。
科学家们训练了小鼠，在看到垂直条的情况下舔一下附近管的末端，但是当他们看到水平的一条或者既不看过也没有。在几天的过程中，随着动物的歧视水平和垂直条改善的能力，科学家们逐渐减少了黑白对比度，使任务逐渐变得更加困难。他们发现，如果科学家补充了具有同时致敏刺激的视觉显示器，小鼠的表现就会受到影响：例如，如果动物的性能因对比度降低而恶化，则研究人员可以通过刺激先前鉴定的神经元来提高其辨别力响应水平或垂直杆，放火。
仅当透明刺激与视觉刺激一致时，才发生这种升压 - 例如，垂直条显示加上先前鉴定的神经元的刺激，响应于垂直定向的杆响应于垂直导致的。
幻觉老鼠
一旦小鼠擅长鉴别水平和垂直条鉴别，科学家就可以通过将“垂直”全息计划突出到小鼠的视觉皮层上的“垂直”全息计划来诱导小鼠中的管舔行为。但如果预测“水平”程序，小鼠不会舔管。
“动物不仅在做同样的事情，大脑也在做同样的事情，”戴瑟罗斯说。“所以我们知道，我们要么是在重建自然感知，要么是在创造一整个类似的东西。”
在早期的实验中，科学家们已经鉴定了许多神经元作为水平或垂直方向调谐，但它们尚未直接刺激这些特定神经元的各种特定神经元。一旦训练小鼠，少量这些神经元的致瞳刺激足以让小鼠以适当的舔或非克劳的行为作出反应。
研究人员感到惊讶地发现，在某些情况下仅用于响应于正确取向的某些病例中的致致型刺激约20个神经元或更少，可以产生相同的神经元活动和显示垂直或水平杆的动物行为。
“这是非常显着的神经元，你需要特别刺激动物，以产生感知，”Deisseroth说。
“小鼠大脑有数百万美元神经元;一个人类的大脑有很多数十亿美元，“他说。”如果只有20左右可以创造一种感知，那么为什么我们没有幻觉，由于杂散的随机活动我们的研究表明，哺乳动物皮质是以某种方式响应于令人惊讶的少数细胞而不导致对噪音的杂散看法的响应。“
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