Voor het eerst in de geschiedenis hebben ingenieurs en neurowetenschappers van de Northwestern University, VS, geprogrammeerd
Licht gebruiken om te beïnvloedenMet behulp van genetisch gemodificeerde neuronen demonstreren wetenschappers opwindende nieuwe manieren om zeer specifieke delen van de hersenen te controleren. Deze techniek om het functioneren van zenuwcellen te bestuderen staat bekend als optogenetica. Het is gebaseerd op de introductie van speciale kanalen in hun membraan - opsins, die reageren op excitatie door licht. Als de hersenen worden blootgesteld aan licht met een bepaalde golflengte, zullen de neuronen die dergelijke kanalen hebben, worden geactiveerd of, omgekeerd, geen actiepotentialen kunnen genereren.
Voor de expressie van kanalen worden genetische manipulatiemethoden gebruikt, voor de daaropvolgende activering of remming van neuronen en neurale netwerken worden lasers, optische vezels en andere optische apparatuur gebruikt.
Het voordeel van optogenetische methoden ten opzichte vantraditionele elektrofysiologische methoden om zenuwnetwerken te bestuderen en te beïnvloeden bestaan in de mogelijkheid van zeer selectieve activering of onderdrukking van specifieke neuronale verbindingen. Deze selectiviteit opent nieuwe mogelijkheden bij de behandeling van de ziekte van Parkinson, depressie, angst en epilepsie.
Wetenschappers van de Northwestern Universityhebben op dit gebied nieuwe wegen ingeslagen door te pionieren met het gebruik van een nieuw implantaat om sociale interacties tussen muizen te programmeren. De onderzoekers zeggen dat dit de basis legt voor het begrijpen hoe relaties ontstaan in complexe groepen mensen.
Slank, flexibel, draadloos implantaatinterfereerde op geen enkele manier met de muizen en liet ze in natuurlijke omstandigheden observeren. Eerder onderzoek met behulp van optogenetica vereiste glasvezeldraden die de beweging van muizen tijdens sociale interacties of uitdagende omgevingen beperkten.
Het implantaat zelf is een piepklein draadloos apparaateen apparaat dat zachtjes op het buitenoppervlak van de schedel rust, maar onder de huid en vacht van een klein dier. De dikte is 0,5 mm. Het maakt verbinding met een dunne flexibele gloeidraadsonde met LED's aan het uiteinde.
Het miniatuurapparaat maakt gebruik van protocollenNear Field Communication is dezelfde technologie die in smartphones wordt gebruikt voor elektronische betalingen. De onderzoekers besturen het licht draadloos en in realtime via een gebruikersinterface op een computer. Een antenne rond het dierenverblijf levert stroom aan het draadloze apparaat, waardoor er geen grote en zware batterij nodig is.
Wetenschappers hebben een experiment ontworpen om een optogenetische benadering te bestuderen voor het op afstand controleren van sociale interacties tussen paren of groepen muizen.
Toen muizen fysiek dicht bij elkaar warenIn een andere gesloten omgeving activeerden ingenieurs en biologen draadloos een specifieke reeks neuronen in een deel van de hersenen. Het wordt geassocieerd met uitvoerende functies van hogere orde. Daarom dwongen de onderzoekers muizen om de frequentie en duur van sociale interacties te verhogen. Het desynchroniseren van stimulatie verminderde snel de sociale interacties binnen hetzelfde paar muizen. In groepsverband moedigden onderzoekers een willekeurig geselecteerd paar aan om met elkaar te communiceren. Wetenschappers dwongen muizen ook om op verzoek onmiddellijk met elkaar te communiceren.
Lees verder
De intensiteit van de nieuwe krachtigste laser is vergelijkbaar met het licht van de zon dat op de aarde valt.
Natuurkundigen hebben een analoog van een zwart gat gemaakt en de theorie van Hawking bevestigd. Waar leidt het toe?
De eerste nauwkeurige kaart van de wereld is gemaakt. Wat is er mis met de rest?