在科幻电影中,常有先进科技,人死了不久,还能从大脑中读取死前最后回忆,这种幻想科技虽然用处很大,但想来也让人毛骨悚然,但是,如今科学家却已经发明了效果类似的办法,先拿果蝇来开刀。
大脑记录资讯的方式,是神经电位讯号通过神经细胞彼此间形成的不同回路,原理上,只要能了解讯号经过哪条回路,就能知道大脑的主人体验过什么事,不过,这需要有办法一个一个神经元去探查,得先从比较简单的大脑开始研究起,果蝇的大脑只有 10 万个神经元,成为最好的研究目标。
美国西北大学(Northwestern University)温伯文理学院(Weinberg College of Arts and Sciences)研究团队,利用萤光分子来入侵果蝇大脑,取得资讯。办法是这样,首先制造 3 种从水母身上发现的不同颜色的萤光分子,分别是绿色、黄色、蓝色,再将分子拆成两部分,必须重新结合起来,才会发光,然后,利用分子生物学的办法,将萤光分子的两半,分别送到突触,也就是神经元交界处的两边。
当神经元传递讯号时,突触前的那一边,会分泌神经传导物质,这些神经传导物质越过突触间隙,结合到突触后那一边的受体上,产生电位,把讯号传给下一个神经元,在这个过程中,科学家分成两半的萤光分子,就顺便也越过了突触间隙,有如牛郎织女跨过鹊桥相会,双方结合后形成完整的萤光分子,就会发出萤光,如此一来,看何处发出萤光,就知道讯号经过哪些神经元。
科学家把 3 种颜色的萤光分子分别用于果蝇的三种主要生物系统上:嗅觉、温觉、视觉,然后先让果蝇到处体验不同的经验:闻不同的气味、放在不同温度,看不同东西,然后就是科幻恐怖片登场的时候了,可怜的果蝇将被抓来剖开头壳,挖出大脑,在显微镜下看那些地方出现萤光,由于萤光可持续 1 ~ 3 个小时,因此科学家可以在 3 小时之后都能读取果蝇的大脑最后的活动,就跟科幻恐怖片中能读取死前最后记忆一样。
过去对大脑的研究,受限于工具上的不足,往往有如在五里雾中,非侵入性的研究工具如 fMRI 只能让研究者知道哪个区域活跃,无法进行一个个神经元、一个个突触的研究,而若剖开大脑研究,脑细胞都死了,就无法找出回路如何运作,萤光技术能读取大脑死前活动的特性,或许未来可以帮助科学家更了解大脑的运作原理。
- Neuroscientists light up a fly’s brain to see into the past