如何运作:
想要追踪一个胚胎细胞中不同基因的活动,研究人员可以通过一种合成病毒注入一种“报告者”基因(比如绿色荧光蛋白),这种基因可以用视觉监测。随着这个细胞的分裂和分化,研究人员就能观测到在发展的不同阶段,基因是如何启用的。这样,他们就可以看到胚胎干细胞是在哪个发展过程中,转化成了许许多多的特殊人体细胞——肺,肝,大脑等等。
.胚胎成像
结果:
一个完全成像的胚胎可以让我们首次看到人类的发育过程。这些帮助我们监察干细胞的进化,修复受损细胞并治疗疾病(比如向帕金森病人的脑中注入大量健康神经细胞)。我们把人类胚胎发育细节和其他物种,比如白鼠的胚胎发育进行比较,会发现很多基因表达上的差异,这些基因表达可能控制着人类很多复杂的特性,比如语言。但是,人类胚胎成像实施的风险太大了,即便是想想,也是件大事,它可能会使孕妇小产,报告基因携带的病毒载体可能会影响婴儿的DNA,讽刺的是,从而引起发育缺陷。
4. 光遗传学
实验:用光束来控制清醒人脑中的大脑细胞活动
前提:
我可以切开你的头盖骨,然后向里面植入些电子小玩意呢?在你拒绝之前,请了解一下科学家可以从中获得什么。大脑在任何电子连接中都几近是一个无限的结,想要了解任何电路的目的都是极其困难的。我们所知道的有关大脑的知识大多来源于对大脑损伤的研究,基于伤口的对各个部分的影响,我们可以基本判定不同部位的功能。传统的基因探测方式更精确一些,其中的特定基因化学禁用或突变。但是那是那些方法需要几个小时甚至是几天才能影响细胞的活动,这样,想要追溯其对心理过程的影响就变得十分困难。想要研究大脑,科学家们不仅不要一个精确的方式,更需要一个快速的方法。
如何运作:
光遗传学实验已在老鼠身上取得了巨大成功。研究人员制造了一种良性病毒,这种病毒一旦注入大脑,就可以控制细胞的离子管道对光产生反应。通过向脑组织射入聚焦束(通常使用只有头发宽度的光导纤维),研究人员可以选择性地增加或减少这些细胞的燃烧率并观察这些个体所受的影响。与传统的遗传方法不同,光遗传学可在几毫秒内改变神经放电。它针对大脑的特殊环路,可以准确地验证之前的理论。
光遗传学
结果:
一旦使用光遗传学研究人类大脑,我们将会在人脑研究上获得空前的成就。设想下这种情形:我们可以抑制住右前额皮质的细胞,导致自我意识的丧失,或者可以在视觉皮质射入光束,使我们认不出自己深爱的人。理想的结果是,这些效果都是暂时的,一旦撤去光束,这些问题都会消失。这些实验都会让我们首次深入了解皮质的受损,可以揭露1000亿个神经细胞是如何赋予我们这些惊人的能力,尽管我们总是对这些能力不以为然。