我们为大脑建造的设备包括能量接收线圈、电路、LED，他们总重只有 20 毫克（老鼠大脑的重量大概 2 克），总大小只有 10 立方毫米。另外对于这种小型的大脑植入装备，我们同样建立第一个足够小来植入老鼠外围神经系统的光电基因设备，这让我们能够刺激老鼠脊柱和四肢的神经。这种能力能让科学家绘制电信号在身体里面的传播路径。

我们的系统可以进行大量小鼠神经系统实验。它有足够大的区域，可以容纳设备进行「开放场地（open field）」实验，如抗焦虑药物实验。小鼠通常不喜欢明亮的开放区域，它们的移动和探索行为可以作为其焦虑程度的指标。我们的系统也经常对小鼠进行「位置偏好（place preference）」试验，测试药物的效果。例如，为了测试止痛药，我们可以让小鼠在安全区域和电击区域中自由活动，观察它们的活动范围；如果小鼠在电击房里出现，则说明止痛药有效。我们的系统也可以用于饲养箱内实验，这样小鼠不会被研究者挪动到陌生区域，它们的习性会更加接近自然水平。

我们希望全世界的神经科学家都可以使用我们的技术，所以这一系统的设计细节已被公布，其中包含了教学视频。无线电发射器可以用现成的工具和便宜的部件组成。这一系统也比以前其他的无线电光遗传系统更易使用，它不需要跟踪装置，也不需要定制的共振腔。

我们希望系统的易用性可以帮助研究人员更加便捷地达到研究目的。目前的技术工作在小动物上，我们已经为小动物的共振频率进行了建模，但同样的方法也适用于大鼠和其他更大型的动物。我们也可以想象科学家们将其应用在其他复杂的环境中；或进行改进，让系统包含多个互相交互的小鼠，每一只脑中都安装有 LED 发光植入体。

人们会更加关注何时光遗传学系统可以应用到临床领域。由于这种技术需要改变人体细胞中的遗传信息，我们在使用它之前需要进行大量的安全性实验，以免造成不可预知的后果。

然而，即使光遗传学还是一门基础科学研究，在短期之内还是可以发挥它在临床方面的益处。用老鼠来做实验在研究阿兹海默症中已经非常的普遍，我的实验室目前正在投入技术研究这种灾难性的疾病在早期记忆丧失时的机制。当然我们也在研究治疗方法。我们采用了一种混合方法，涉及到了光遗传学，也涉及到了对海马体以及与记忆相关大脑区域内神经元的电刺激。

　　下面就是我们所做的一些事情：利用植入的 LED 装置，我们直接激活了神经元集群，直到我们找到了那些与老鼠特定记忆相关的神经元，比如说由于接收了痛苦的冲击产生的恐惧经历。知道这些老鼠在什么时候回忆这些经历非常简单，因为它们一直处于一种防守的姿态当中。只要我们能够通过光遗传学的仔细检查发现关键的神经元，就可以把注意力转向植入大脑的电极了。根据我们所收集到的精确信息，我们可以利用电极更广泛地刺激海马体，然后再观察看看哪一种刺激会产生我们想要的结果。

如果我们能够知道个人的记忆储存在哪里，并且能够使用工具找到方式接触到它们，我们的工作就会直接影响到临床研究。医生已经在治疗多例神经精神疾病中使用到了植入电极，所以我们在实验室中学到的其实也可以用到临床当中。我们的目标很崇高：我们希望通过研究阿兹海默症病鼠的刺激模式，可以帮助科学家发现导致人类患病的相似模式，能让这些病人记得更多有用的事情，比如说在他们的生活中发生的一些大事儿，或者是他们所爱之人的脸庞。随着光遗传技术越来越发达，做出更加精细的大脑研究对我们来说也变得越来越容易。我相信，这一定会成为神经科学的指路明灯。

本文载于 IEEE Spectrum 2016 年 11 月刊，标题为《一种新型无线老鼠》（A New Kind of Wireless Mouse）。

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