Optogenetyka: fizyka kontroli umysłu

Około dziesięć lat temu neurobiolog stopniowo zaczął opanować optyczne metody badań mózgu. Z czasem okazało się, że optyka może organicznie uzupełniać – i w niektórych skrzynki i zamień – tradycyjne metody stosowania elektrod w jako główne narzędzie pomiarowe w badaniu mózgu.

„optogenetics-neuron-640x353”Zdjęcie z otwartych źródeł

Tradycyjne badania neurologiczne zaczynają się od chirurgiczna implantacja metalowych elektrod w mózgu zwierzę doświadczalne, najczęściej królik lub mysz. Te elektrody kieruj na określone typy komórek, które są w niektóre obszary mózgu. Następnie zwierzę zostaje odsłonięte ekspozycja na różne bodźce zewnętrzne i aktywność elektryczna neurony mające kontakt z elektrodami są rejestrowane komputer.

Dokładna analiza i przetwarzanie tych sygnałów elektrycznych jest wtedy przekłada się na obraz poszczególnych komórek podekscytowanych według określonego wzorca. Następnie te wzory korelować z procesami uczenia się, zapamiętywania, przetwarzania zmysłów dane i inne funkcje mózgu. Dlatego badania z stosowanie elektrod całkowicie polega na pasywnym obserwacja.

Jednak optyka w połączeniu z genetyką to nauka, która otrzymała nazwa optogenetics – pozwala naukowcom z niewiarygodną dokładnością bezpośrednio kontrolują funkcje mózgu zamiast prostych obserwacje.

Badania optogenetyczne rozpoczynają się od wprowadzenia nosiciel wirusa w mózgu zwierzęcia. Gen jest ładowany do wirusa, kodujące białko światłoczułe, które tworzy kanał jonowy, oraz następnie wirus trafia do określonych neuronów przedmiot badań. (Mózg zawiera wiele różnych typów neurony). Chirurgicznie wszczepiony błysk światła końcówka światłowodowa otwiera kanały jonowe, zmuszając neuron podekscytowany.

„image018.gif”Zdjęcie z otwartych źródeł

Tak więc komórki badanego mózgu mogą dosłownie włącz i wyłącz. Możliwości tej potężnej technologii są praktycznie nieskończony. Przykłady obejmują: Odzyskiwanie wzroku po uszkodzenie siatkówki spowodowane wzbudzeniem pozostałych komórek układ wzrokowy mózgu; włączanie i wyłączanie głodu; trening mózgu w tłumieniu zespołu obsesyjno-kompulsyjnego. Należy jednak powiedzieć, że w tej chwili plany wdrożenia Badania optogenetyczne u ludzi nie istnieją.

Za organizację tej neurorewolucji biolodzy muszą podziękować fizycy badający optykę. Lasery przeszły w ostatnich latach ulepszenie technologiczne porównywalne z rozwojem komputery w ciągu ostatnich 50 lat: teraz są łatwiejsze, bardziej niezawodne i bardziej dostępny niż kiedykolwiek wcześniej. Ten sam rozwój miał miejsce światłowody, które mogą się zginać, zwijać i wnikaj w najmniejsze przestrzenie. Dzisiaj nawet niespecjaliści mogą gromadzić i kontrolować komercyjnie niedrogie systemy optyczne.

Wirusy

Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: