人们可以通过脑机接口用意念控制假肢、计算机程序甚至遥控直升机。如果我们能利用这项技术来控制我们自己体内发生的事情呢？瑞士的一个生物工程师团队通过将脑机接口与合成生物植入物相结合，迈出了实现这种类似赛博格装置的第一步，从而允许通过大脑活动来操作基因开关。这是世界上首个脑-基因接口。
该团队从典型的脑机接口开始，即一个电极帽，它可以记录受试者的大脑活动并将信号传输到另一个电子设备。在本例中，该设备是一个电磁场发生器；不同类型的大脑活动会导致磁场强度发生变化。然而，下一步是全新的——实验者使用电磁场来触发小鼠植入物中人类细胞内的蛋白质生产。
该植入物使用了一种尖端技术，称为光遗传学。研究人员将细菌基因插入人类肾细胞，使其产生光敏蛋白。然后他们对细胞进行生物工程改造，使得用光刺激它们会触发一系列分子反应，最终产生一种称为分泌型碱性磷酸酶 (SEAP) 的蛋白质，这种蛋白质很容易被检测到。然后，他们将人类细胞和一个 LED 灯放入小塑料袋中，并将它们植入几只小鼠的皮肤下。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续刊登关于塑造我们当今世界的发现和思想的有影响力的报道。
戴着电极帽的人类志愿者要么玩 Minecraft，要么冥想，分别从老鼠站立的平台上产生中等或大的电磁场。该磁场激活植入物的红外 LED，从而触发 SEAP 的产生。然后，这种蛋白质穿过植入物中的膜扩散到小鼠的血液中。
玩 Minecraft 在小鼠血液中产生了中等水平的 SEAP，而冥想则产生了高水平。第三种类型的精神控制，称为生物反馈，涉及志愿者观察光线（可以通过小鼠的皮肤看到），并学习有意识地打开或关闭 LED——从而打开或关闭 SEAP 的产生。
“将脑机接口与光遗传开关结合是一个看似简单的想法，”苏黎世瑞士联邦理工学院的资深作者 Martin Fussenegger 说，“但以这种方式控制基因是全新的。”通过使用植入物，该装置利用了光遗传学的力量，而无需用户对其自身细胞进行基因改造。Fussenegger 和他的合著者设想，有朝一日治疗性植入物能够产生化学物质，以纠正各种功能障碍：调节情绪或焦虑的神经递质、治疗慢性或急性疼痛的天然止痛药、血友病患者的凝血因子等等。一些患者将从有意识地控制静脉注射剂量中获益匪浅，而不是依赖传感器——尤其是在疼痛等情况下，疼痛除了患者本人之外，任何人都难以衡量，或者对于闭锁综合征患者或其他有意识但无法沟通的患者而言。