科学家们在完全控制思想方面又向前迈进了一步，即使那个思想属于像沙粒大小的生物。哈佛大学的一个团队建立了一个计算机系统来操纵蠕虫——使其开始和停止，给予它们被触摸的感觉，甚至促使它们产卵，如上面的视频所示——通过用激光单独刺激它们的神经元，所有这些都是在蠕虫在培养皿中自由游动时进行的。这项技术可能首次帮助神经科学家完全理解动物神经系统的工作原理。
用激光诱导蠕虫产卵，来自Samuel Lab在Vimeo。
所讨论的蠕虫，秀丽隐杆线虫，是生物学中研究最广泛的生物之一：研究人员已经完全绘制并分类了它的细胞——每个个体正好有1,031个——包括它的302个神经元和它们之间大约5,000个连接。但科学仍然不知道“神经元如何在网络中协同工作”，哈佛大学生物物理学研究生安德鲁·莱弗说。例如，蠕虫如何协调其大约100块肌肉，以便在蠕虫游泳时以波浪模式放松和收缩？
为了找出答案，莱弗和他的合作者对这种一毫米长的线虫进行了基因工程改造，使其身体中的特定细胞对光敏感，这是一种称为光遗传学的技术，近年来由斯坦福大学精神病学家和生物工程师卡尔·戴瑟罗思开发[参见戴瑟罗思的“用光控制大脑”，《大众科学》，2010年11月]。由于蠕虫的身体是透明的，因此精确聚焦的激光，精度为30微米，可以在不需要电极或其他侵入性方法的情况下打开或抑制单个神经元。莱弗在一个定制的载物台上放置了一个显微镜，以跟踪蠕虫在培养皿中游动的情况。他还编写了软件，分析显微镜的图像以定位目标神经元，然后相应地指向并发射激光——所有这些都以每秒50帧的速度进行。结果于1月16日在《自然方法》杂志在线发表（《大众科学》是自然出版集团的一部分）。
其他团队已经对固定不动的蠕虫进行了光遗传学研究并控制了单个神经元。但是，莱弗说，为了理解生物体的生理机能，有必要在蠕虫自由游动时对其进行操纵。他和他的合作者能够证明，例如，在游泳过程中，运动信号通过肌肉细胞本身以及神经连接向下移动身体，方法是选择性地阻断其肌肉系统和神经系统的部分。在下面的视频中，可以看到蠕虫停止，因为激光抑制了其身体前部的运动神经元。
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通过激光抑制蠕虫的运动神经元来中断运动，来自Samuel Lab在Vimeo。
该团队还测试了其技术的潜力，方法是让蠕虫产卵，并表明特定的神经元处理来自触觉细胞的信息。在下面的视频中，蓝色激光通过刺激这些细胞来诱导触觉，蠕虫感觉到它撞到了某个物体，从而改变方向。
用激光刺激蠕虫的前触觉感受器（AVM和ALM），来自Samuel Lab在Vimeo。
戴瑟罗思说，这项技术“大大增强了蠕虫光遗传学控制的能力”。莱弗希望它有一天能帮助科学家创建生物体行为的完整模拟。“希望我们能够建立整个神经系统的计算模型，”他说。在某种程度上，那就像“上传一个思想”，尽管只是一个初级的思想。