纳米医学研究人员开发出利用磁场控制神经回路的新技术

韩国基础科学研究所(IBS)纳米医学中心和延世大学的研究人员推出了一项可以利用磁场操纵大脑特定区域的技术，有可能解开认知、情感和动机等高级大脑功能的秘密。

该团队开发了世界上第一个Nano-MIND(磁遗传神经动力学接口)技术，该技术可以利用磁力对特定的深层脑神经回路进行无线、远程和精确调节。该研究发表在《自然纳米技术》杂志上。

人类大脑包含超过1000亿个神经元，它们相互连接形成复杂的网络。控制神经回路对于理解认知、情感和社会行为等高级大脑功能以及识别各种大脑疾病的原因至关重要。

控制大脑功能的新技术也对推进脑机接口(BCI)具有重要意义，例如Neuralink正在开发的脑机接口，旨在实现仅通过思想就能控制外部设备。

虽然磁场因其安全性和穿透生物组织的能力而长期用于医学成像，但用磁场精确控制大脑回路一直是科学家面临的重大挑战。

IBS的研究人员成功开发出一种名为Nano-MIND的尖端磁遗传学技术，该技术能够通过无线和远程控制特定大脑区域，从而调节动物的情绪、社交行为和动机等复杂的大脑功能。这项先进技术利用磁场和磁化纳米粒子选择性地激活目标大脑回路。

关键创新在于在特定的神经元类型和脑回路中选择性表达纳米磁感受器，并在精确的时刻用旋转磁场激活它们，从而实现对神经活动的时空控制。

首先，Nano-MIND技术通过选择性激活内侧视前区(MPOA)中的抑制性GABA受体(负责母性行为)展示了其能力。在非母性雌性小鼠中激活这些神经元可显著增加养育行为，例如将幼崽带回巢穴，类似于母性小鼠。

此外，该技术还用于通过针对下丘脑外侧的动机回路来调节摄食行为。激活这些区域内的抑制神经元可使小鼠的食欲和摄食行为增加100%。相反，激活兴奋性神经元可使食欲和摄食行为减少50%以上。

这些结果表明，纳米MIND技术可以选择性地激活所需的大脑回路来双向调节更高级的大脑功能，为神经科学的进步和潜在的治疗应用铺平了道路。

纳米医学研究中心主任千振宇表示：“这是世界上第一个利用磁场自由控制特定大脑区域的技术。我们期待它能广泛应用于研究大脑功能、复杂的人工神经网络、双向脑机接口技术以及神经系统疾病的新疗法。”

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