激活大脑中单个神经细胞和让它失活是很多神经科学家们想要做的事情，因为这会有助于他们更好地理解大脑如何工作。
在一项新的研究中，来自德国弗莱堡市和瑞士巴塞尔市的研究人员开发出一种移植体，该移植体能够对特异性的神经细胞进行基因改造，利用光刺激来控制这些神经细胞，与此同时测量它们的电活性。这种新的工具为开展全新的神经学实验奠定基础。相关研究结果于2013年1月3日在线发表在Lab on a Chip期刊上，论文标题为"A polymer-based neural microimplant for optogenetic applications：design and first in vivo study"。
在这项研究中，来自德国弗莱堡大学伯恩斯坦中心和微型系统工程部门以及瑞士弗雷德里希米歇尔生物医学研究所(Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research)的Birthe Rubehn和她的同事们描述了他们的移植体原型。他们报道他们将移植体原型注入到小鼠体内的初步实验是成功的，这样他们能够利用激光脉冲以一种受控的方式影响大脑中的神经细胞活性。
研究人员使用一种新的基因技术，即通过照射不同颜色的光而改变神经细胞的活性。在光遗传学(optogenetics)中，来自某种藻类的基因被插入到另一种有机体(如小鼠)的基因组中。这些基因导致神经细胞的膜上含有带电颗粒的光敏感性孔。这些额外的孔允许神经科学家们控制神经细胞的电活性。
然而，只有来自弗莱堡大学和弗雷德里希米歇尔生物医学研究所的这种新的移植体使得这种理论变得实际可行。这种设备的尖端只有四分之一毫米宽和十分之一毫米厚。该设备是基于聚合物而被构造而成的，这些聚合物是特殊的塑料，它们的移植到中枢系统的安全性已得到证实。与迄今为止开发的探针不同的是，它能够注射进行基因改造所必需的物质，发光来激活神经细胞，和通过多种电接触来测量这种物质的影响。除了优化进行连续生产所需的技术之外，研究人员想要开发出这种移植体的第二种版本，在这种版本中，注入通道在经过一段之后会消失掉，从而更进一步地降低移植体的大小。
DOI: 10.1039/C2LC40874K
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A polymer-based neural microimplant for optogenetic applications: design and first in vivo study
Birthe Rubehn , Steffen B. E. Wolff , Philip Tovote , Andreas Lüthi and Thomas Stieglitz
In optogenetics, neurons are genetically modified to become sensitive to light and thus, they can be stimulated or inhibited by light of certain wavelengths. In this work, we describe the fabrication of a polymer-based shaft electrode as a tool for optogenetics. This device can conduct light as well as fluids to a target brain region and record electrical neural signals from the same part of the tissue simultaneously. It is intended to facilitate optogenetic in vivo experiments with those novel multimodal neural probes or polymer optrodes. We used microsystems technology to integrate an SU-8 based waveguide and fluidic channel into a polyimide-based electrode shaft to allow simultaneous optical stimulation, fluid delivery, and electrophysiological recording in awake behaving animals. In a first acute proof-of-concept experiment in genetically modified mice, our device recorded single unit activity that was modulated by laser light transmitted into the tissue via the integrated waveguide.
