《自然》重磅：生物级“脑部手术”问世，杜克大学实现神经环路定向“重新布线”

大脑神经环路的连接异常或中断是多种神经系统疾病的共性根源。长期以来，临床干预主要依赖药物或外部电刺激，但这些手段往往面临“大水漫灌”式的精确度困境。近日，杜克大学医学院（Duke University School of Medicine）的研究团队在《自然》（Nature）发表封面级研究，宣布开发出一种名为 LinCx 的新型生物“导线”技术。该技术能够绕过受损的神经连接，在预设的神经元之间建立精准的电信号通路，实现对脑环路的“重新布线”。

在现有的神经调控工具箱中，无论是精神科药物还是光遗传学，通常会同时影响大量的细胞集群。由 Kafui Dzirasa 教授领导的研究团队另辟蹊径：既然受损的化学突触（Chemical synapses）难以修复，能否直接在目标神经元之间安装一个物理意义上的“电旁路”（Electrical bypass）？

这项名为 LinCx 的技术，其灵感源于鱼类体内天然存在的形成电突触的蛋白质。研究人员利用蛋白质工程（Protein engineering）对这些分子进行了“锁钥化”改造：这些工程蛋白仅能与特定的互补伴侣对接，而对大脑原有的天然蛋白“视而不见”。这种高度的排他性，确保了新建立的电连接具有细胞级的特异性和极高的安全性。

筛选鉴定出具有完全异型对接的突变型连接蛋白半通道对。图片来源：Nature (2026)。

为了验证这种生物“导线”的实战效果，研究团队在不同复杂度的模式生物上进行了验证：

• 线虫模型：通过建立新的电连接，研究者成功干预并改变了线虫原有的寻温行为。

• 小鼠模型：研究人员在特定的神经环路中植入“电旁路”。结果显示，这种精准连接不仅显著增强了局部环路的通信效能，更引发了全脑范围活动模式的重塑。在行为学层面，受试小鼠的社交互动能力和压力应激反应均产生了预期的可观测变化。

“几十年来，神经科学一直缺乏能精准控制特定细胞类型间通信的工具，”Dzirasa 教授指出。LinCx 技术的问世，标志着人类对大脑环路的干预能力从“外部刺激”向“内源性编辑”迈出了重要一步。

与现有的深部脑刺激（DBS）相比，LinCx 展现出独特的优势：

1. 极高分辨率：实现了神经元层面的精准连接。

2. 长效稳定性：这种生物连接一旦建立即可长期存在，无需持续的外部物理刺激。

3. 自适应性：这种导线完全融入生物体本身，不再依赖笨重的外部能源或植入式设备。

该研究不仅为探索神经网络如何驱动行为提供了强力工具，更开辟了一种全新的治疗路径：通过“生物硬件修补”来治疗神经疾病。

研究团队目前正着手测试 LinCx 技术是否具有足够的“通信强度”，以覆盖（Override）因终生遗传缺陷导致的突触功能障碍。如果验证成功，未来包括自闭症、精神分裂症在内的多种与连接障碍相关的疾病，有望通过这种“脑部布线手术”获得根本性的转机。