Για πρώτη φορά στην ιστορία, προγραμματίστηκαν μηχανικοί και νευροεπιστήμονες στο Πανεπιστήμιο Northwestern των ΗΠΑ
Χρήση φωτός για επιρροήΧρησιμοποιώντας γενετικά τροποποιημένους νευρώνες, οι επιστήμονες επιδεικνύουν νέους συναρπαστικούς τρόπους ελέγχου πολύ συγκεκριμένων περιοχών του εγκεφάλου. Αυτή η τεχνική για τη μελέτη της λειτουργίας των νευρικών κυττάρων είναι γνωστή ως οπτογενετική. Βασίζεται στην εισαγωγή ειδικών καναλιών στη μεμβράνη τους - οψίνες, που ανταποκρίνονται στη διέγερση από το φως. Εάν ο εγκέφαλος εκτεθεί στο φως με ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος, τότε εκείνοι οι νευρώνες που έχουν τέτοια κανάλια θα ενεργοποιηθούν ή, αντίθετα, δεν θα μπορούν να δημιουργήσουν δυναμικά δράσης.
Για την έκφραση καναλιών, χρησιμοποιούνται μέθοδοι γενετικής μηχανικής, για την επακόλουθη ενεργοποίηση ή αναστολή νευρώνων και νευρωνικών δικτύων, λέιζερ, οπτικών ινών και άλλου οπτικού εξοπλισμού.
Το πλεονέκτημα των οπτογενετικών μεθόδωνΟι παραδοσιακές ηλεκτροφυσιολογικές μέθοδοι για τη μελέτη των νευρικών δικτύων και την επιρροή τους συνίσταται στη δυνατότητα εξαιρετικά επιλεκτικής ενεργοποίησης ή καταστολής συγκεκριμένων νευρωνικών συνδέσεων. Αυτή η επιλεκτικότητα ανοίγει νέες δυνατότητες στη θεραπεία της νόσου του Πάρκινσον, της κατάθλιψης, του άγχους και της επιληψίας.
Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Northwesternέχουν ανοίξει νέους δρόμους σε αυτόν τον τομέα πρωτοπορώντας στη χρήση ενός νέου εμφυτεύματος για τον προγραμματισμό των κοινωνικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ ποντικών. Οι ερευνητές λένε ότι αυτό θέτει τα θεμέλια για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο σχηματίζονται οι σχέσεις σε πολύπλοκες ομάδες ανθρώπων.
Λεπτό, ευέλικτο, ασύρματο εμφύτευμαδεν παρενέβη με τα ποντίκια με κανέναν τρόπο και τους επέτρεψε να παρατηρηθούν σε φυσικές συνθήκες. Προηγούμενη έρευνα με τη χρήση οπτογενετικής απαιτούσε καλώδια οπτικών ινών που περιόρισαν την κίνηση των ποντικών κατά τη διάρκεια κοινωνικών αλληλεπιδράσεων ή δύσκολων περιβαλλόντων.
Το ίδιο το εμφύτευμα είναι μικρό ασύρματομια συσκευή που ακουμπά απαλά στην εξωτερική επιφάνεια του κρανίου, αλλά κάτω από το δέρμα και τη γούνα ενός μικρού ζώου. Το πάχος του είναι 0,5 mm. Συνδέεται σε ένα λεπτό εύκαμπτο νήμα με LED στο τέλος.
Η μικροσκοπική συσκευή χρησιμοποιεί πρωτόκολλαΟι επικοινωνίες κοντινού πεδίου είναι η ίδια τεχνολογία που χρησιμοποιείται στα smartphone για ηλεκτρονικές πληρωμές. Οι ερευνητές ελέγχουν το φως ασύρματα σε πραγματικό χρόνο χρησιμοποιώντας μια διεπαφή χρήστη σε έναν υπολογιστή. Μια κεραία που περιβάλλει το περίβλημα των ζώων παρέχει ρεύμα στην ασύρματη συσκευή, εξαλείφοντας την ανάγκη για ογκώδη και βαριά μπαταρία.
Οι επιστήμονες σχεδίασαν ένα πείραμα για να μελετήσουν μια οπτογενετική προσέγγιση για τον απομακρυσμένο έλεγχο των κοινωνικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ ζευγαριών ή ομάδων ποντικών.
Όταν τα ποντίκια ήταν σωματικά κοντά το ένα στο άλλοΣε ένα άλλο κλειστό περιβάλλον, μηχανικοί και βιολόγοι ενεργοποίησαν ασύρματα ένα συγκεκριμένο σύνολο νευρώνων σε μια περιοχή του εγκεφάλου. Συνδέεται με ανώτερη εκτελεστική λειτουργία. Έτσι οι ερευνητές ανάγκασαν τα ποντίκια να αυξήσουν τη συχνότητα και τη διάρκεια των κοινωνικών αλληλεπιδράσεων. Ο αποσυγχρονισμός της διέγερσης μείωσε γρήγορα τις κοινωνικές αλληλεπιδράσεις μέσα στο ίδιο ζευγάρι ποντικών. Σε ομαδικές ρυθμίσεις, οι ερευνητές ενθάρρυναν ένα τυχαία επιλεγμένο ζευγάρι να αλληλεπιδράσει. Οι επιστήμονες ανάγκασαν επίσης τα ποντίκια να επικοινωνούν αμέσως μεταξύ τους κατόπιν αιτήματος.
Διαβάστε περισσότερα
Η ένταση του νέου ισχυρότερου λέιζερ είναι συγκρίσιμη με το φως του Ήλιου που πέφτει στη Γη.
Οι φυσικοί έχουν δημιουργήσει ένα ανάλογο μιας μαύρης τρύπας και επιβεβαίωσαν τη θεωρία του Hawking. Πού οδηγεί;
Δημιουργήθηκε ο πρώτος ακριβής χάρτης του κόσμου. Τι συμβαίνει με όλους τους άλλους;