Neurony zdalnie sterowane

Neurony zdalnie sterowaneNaukowcy z Uniwersytetu Harvarda zbudowali system, który kontroluje działanie układu nerwowego robaków (Caenorhabditis elegans) za pomocą światła lasera. Mogą zostać zatrzymane w ruchu czy skłonione do złożenia jajeczek, a wszystko to dzieję się zdalnie i bezinwazyjnie, gdy one swobodnie poruszają się po labolatoryjnym szkiełku.
Jak to możliwe?

Osiągnięcie naukowców to jeszcze jeden krok w rozwoju stosunkowo nowej metody badań nad pracą układu nerwowego – optogenetyki. Termin ten powstał w 2006 roku w związku z badaniami Karla Deisserotha i jego współpracowników na uniwersytecie w Stanfordzie. „Opto-” bo wykorzystuje specjalne białka reagujące na światło (channelrhodopsin-2), „-genetyczny” ponieważ muszą być one zakodowane w DNA. Ekspresja odpowiednio zmodyfikowanych genów następuje w poszczególnych, anatomicznie lub funkcjonalnie zdefiniowanych grupach komórek i pozwala na obserwowanie, i manipulowanie ich elektrochemicznymi wyładowaniami.

Metoda pozwala na manipulację czynnością neuronów z milisekundową precyzją i z rozdzielczością do jednej komórki.

„Scientists have come a step closer to gaining complete control over a mind, even if that mind belongs to a creature the size of a grain of sand”. Dlaczego to właśnie Caenorhabditis elegans poddano tej próbie? Ciało tego mikroskopijnego robaka jest przezroczyste, ma dokładnie 1031 komórek, w tym 302 neurony i ok 5000 połączeń między nimi. To, czego naukowcy chcieliby się dowiedzieć, to sposób, w jaki neurony wspólnie działają... Odpowiednio ustawiony mikroskop nad „areną” – szalką Petriego i program, który analizuje pochodzące z niego obrazy, pozwalają na zlokalizowanie odpowiednich neuronów i wysłanie laserowej wiązki dokładnie w dany punkt. W ten sposób można pobudzać lub hamować pojedyncze neurony.

Jak pokazuje przykład Caenorhabditis elegans metoda może być mało inwazyjna (...tak mało, że aż straszno...). W przeciwieństwie do bezpośredniej stymulacji komórek za pomocą elektrod, może być stosowana u poruszających się swobodnie osobników.

Badania z wykorzystaniem optogenetyki intensywnie się rozwijają, za pomocą tej metody bada się również fizjologiczne podłoże chorób takich jak schizofrenia, autyzm, depresja czy choroba Parkinsona. Być może w tej ostatniej stymulacja optogenetyczna zastąpi stosowaną dotychczas metodę DBS (ang. deep brain stimulation), która polega na wszczepieniu rozrusznika, kontrolującego ruch i blokującego drżenie oraz inne objawy choroby.

Klasyczne zastosowanie DBS – choroba Parkinsona Głęboka stymulacja mózgu (ang. deep brain stimulation, DBS) jest metodą z obs... czytaj więcej
W celu zapobiegania wielu patologiom wynikającym z siedzącego trybu życia Światowa Organizacja Zdrowia zaleca, aby ćwiczenia... czytaj więcej
Układ nerwowy dzięki całej swojej złożoności jest w stanie umożliwić człowiekowi interakcję otaczającym go światem. Procesy t... czytaj więcej
Nasze potrzeby społeczne są silnie uwarunkowane różnymi czynnikami psychologicznymi, dlatego optymalna liczba kontaktów inter... czytaj więcej