能揭示人内心秘密的机械臂

简介:    机器人一直是我们人类梦寐以求的,不少的科幻电影里都出现过机器人。现代机器人最早是在1962年,美国AMF公司推出的“VERSTRAN”。他们的操作方法很像现在的数控机床,外形上是仿人类的手臂造型,帮助人们完成一些机械活动。

    机器人一直是我们人类梦寐以求的,不少的科幻电影里都出现过机器人。现代机器人最早是在1962年,美国AMF公司推出的“VERSTRAN”。他们的操作方法很像现在的数控机床,外形上是仿人类的手臂造型,帮助人们完成一些机械活动。直到现在,机器人越来越先进,代替人类从事一些危险和重体力的活动,比如在军事上帮助排弹、在太空中自行采集样本等等,下面介绍的这个机械臂进行的则是更为精确的细胞“手术”。
 
    麻省理工学院和佐治亚理工学院的一组研究人员研发出了一支机械臂。这支机械臂可以自动进行全细胞膜片钳术。这是一种相当复杂的技术,如果人工来进行操作的话,一名这样的专家需要进行无数次的练习才能完全的掌握这一技术。现在有了这支机械臂就可以比人工更加精确和快速的记录下神经元信号,这样人类就有希望解开大脑的秘密,就有可能用来揭示人们心里隐藏的秘密。
 
    现在的机器人已经横跨多个领域,它已经成为生物学家最好的助手:人类的基因组计划也是因为有了机器人的帮助才能进行基因组测序,甚至在某些方面它们已经强大到可以取代生物学家。但是到目前为止,机器人唯一没能做出贡献的就是在神经科学领域,然而这次麻省理工学院和佐治亚理工学院的发明将很快改变这一情况,这次研制的这支机械臂将颠覆人们对于机器人呆板的印象,因为全细胞膜片钳术要求操作者的动作相当的细微才能成功,所以这支机械臂将会用相当高的精度来进行操作。机械臂会用一个微小的空心吸管,当发现细胞的时候就会利用吸力吸附住,然后透过细胞膜记录细胞内的电活动。
 
    “我们设计精密仪器的目的就是为了能够更加靠近细胞来进行操作。”麻省理工学院生物工程学和大脑与认知科学副教授博伊登说。有了这项技术,可以帮助科学家将成千上万种的脑细胞进行分类,以此来了解它们发挥着什么什么样的作用和相互之间的联系。该技术尤其适用于对精神分裂症、帕金森症、自闭症和癫痫等大脑疾病进行分析,这样就能够找到是哪些细胞导致了这些疾病。
 
    它帮助研究人员将以往复杂的工艺降到只需要四步就可以完成:首先将一个精确度达到微米的玻璃吸管置入被麻醉的老鼠的大脑;然后就用吸管依靠测试电阻抗性大小的方法来寻找细胞,如果周围没有细胞,那么就没有电流而且电阻抗性低。如果吸管接触到细胞,电流将无法传递,电阻抗性会升高;接着吸管就会和细胞膜吸附产生一个密封圈;最后电极会将细胞膜刺开一个小孔,用来记录神经元的电活动。
 
    这个机械臂寻找细胞的准度为90%,而打开细胞完成监测的时间只需要以前的40%。博伊登教授说,“这样的精度和速度只有机械臂能够完成,人力是不可能达到的。这样的技术出现后,我们可以一个人控制很多机械臂,因此我估计当技术成熟后,一个人就可以完成以前10到20个人才能完成的工作。”
 
    当我们把细胞注入染料的时候,我们就可以确定细胞的形状,从而确实使用哪种设备来提取细胞内的细胞核,并解读它的遗传特征。如今,研究人员正在努力的谱写一本“目录”,上面会记载数千种在大脑内发现的不同类型的神经元。该研究小组正在不断增加电极数量,使得可以记录多个神经元,确定他们在大脑不同的部位是如何连接的。博伊登教授说,“我现在仍然在完善这项研究,如果我们找到细胞之间的连接是如何进行的,那么我们就能够找到解决的办法。但是细胞之间是如何连接,我们又该如何记录是一个很难解决的问题,是神经科学里最难的课题。”
 
    在5月6日的《自然方法》杂志上将刊登出这项技术。研究需要的经费是依靠美国国家卫生研究院、美国国家科学基金会、美国麻省理工学院媒体实验室和一些民间组织的支持。
也许这项研究终有一天能够解开我们大脑的秘密,让我们能够“看透”人心,也能够让我们的记忆力变得更强。可以想像,届时当我们的大脑被全面开发出来后,那么人类一定会进入一个崭新的时代,或许我们现在的人会被称为原始人。(科幻星系/文)

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