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麻省理工学院的研究团队在《科学・机器人》最新期刊上展示了一项创新技术，他们运用光遗传学手段精确操控肌肉，从而减少疲劳，这为治疗肌肉无力和疲劳提供了新的可能。传统的肌肉刺激方式依赖电流，虽然有助于恢复瘫痪患者的运动功能，但长期使用可能导致肌肉疲劳且控制不精确。光遗传学则不同，它通过基因工程技术让细胞表达光敏感蛋白，受光照射时能调控细胞活动。 在实验中，科研人员在小鼠小腿肌肉的胫神经区域植入微型光源，并对比了光遗传学与功能性电刺激的效果。改造后的实验鼠体内含有一种名为视紫红质通道蛋白-2的光敏蛋白，当受到光照时，肌肉能稳定且逐步收缩，其响应程度接近人类大脑对肌肉的自然控制方式。更为显著的是，肌肉在光遗传学刺激下疲劳发生时间长达一小时，相比之下，功能性电刺激仅需15分钟就可能导致肌肉疲劳。 研究人员利用收集的数据构建了数学模型，建立了光输入与肌肉力量输出之间的关系，从而设计出一个闭环控制系统。然而，将光敏蛋白安全有效地送达人体组织仍是当前面临的挑战。一旦这一难题得到解决，这项技术有望为中风、截肢或脊髓损伤患者恢复肢体功能带来重大突破。