ในตอนแรกสมองว่างเปล่าและว่างเปล่าไร้รูปร่างขอให้มีแสงสว่าง เซลล์ประสาท (ภาพประกอบ) ที่ผลิตขึ้นเพื่อผลิตโปรตีนบางชนิดสามารถเปิดใช้งานได้ด้วยแสงห้องสมุดภาพ PASIEKA / SCIENCE / GETTY IMAGESพลังงานโปรตีน นักทัศนมาตรศาสตร์ใช้โปรตีน channelrhodopsin-2 ที่กระตุ้นแสงซึ่งผลิตโดย Chlamydomonas reinhardtii (ดังแสดง)PASCAL GOETGHELUCK/PHOTO RESEARCHERS, INC.
การพลิกสวิตช์ด้วยแสง ทีมงานได้เปิดเซลล์ประสาท Kolmer-Agduhr
ในปลาม้าลาย และพบว่าเซลล์ดังกล่าวทำให้หางปลาหวด (ภาพที่ถ่ายจากวิดีโอแสดงการเหวี่ยง)
ได้รับความอนุเคราะห์จาก H. BAIER, C. WYART และคณะ
จากนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงใช้สีย้อม และดูเถิด การแตกแขนงที่ซับซ้อนของเซลล์สมองที่เรียกว่าเซลล์ประสาทก็ถูกเปิดเผย ดีแต่ไม่แสดงว่าเซลล์ใดถูกิ่งกับเซลล์อื่น
หลังจากนั้นไม่นาน นักวิทยาศาสตร์ก็นำอิเล็กโทรดและเครื่อง MRI ที่ใช้งานได้ออกมาเพื่อดักฟังเสียงพูดคุยทางไฟฟ้าของเซลล์ประสาท เป็นเรื่องที่ดี แต่ข้อความนั้นเป็นข่าวเล่าลือ ไม่สามารถแสดงว่าการพูดคุยแบบเฉพาะเจาะจงทำให้เกิดพฤติกรรมบางอย่างได้
จากนั้นนักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าปล่อยให้มีแสงสว่าง และยุคใหม่ของประสาทวิทยาศาสตร์ก็เริ่มต้นขึ้น ตอนนี้นักวิจัยสร้างโมเลกุลที่ตอบสนองต่อแสงหรือยืมมาจากจุลินทรีย์เพื่อแทรกเข้าไปในเซลล์ประสาทของสัตว์ และแสงส่องไปที่โมเลกุล ทำให้นักวิทยาศาสตร์มีอำนาจเหนือการทำงานของเซลล์สมอง
การควบคุมพลังของแสงทำให้เกิดสนามใหม่ที่เรียกว่าออปโตเจเนติกส์ ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถควบคุมเซลล์ประสาทในสัตว์ที่เคลื่อนไหวได้อย่างอิสระ แม้ว่าเทคโนโลยีจะใหม่ แต่ก็เริ่มทำให้มุมมืดที่สุดของสมองสว่างขึ้นแล้ว เช่น การเชื่อมต่อที่ชี้นำการเคลื่อนไหว
สร้างความทรงจำ และวงจรประสาทที่ยุ่งเหยิงในภาวะซึมเศร้า การเสพติด หรือโรคจิตเภท
สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียนรู้จากการทดลองโดยใช้แสงช่วยอาจนำไปสู่การปรับแต่งวิธีการรักษาที่มีอยู่หรือการรักษาแบบใหม่สำหรับความผิดปกติของระบบประสาท
หลังจากเปิดตัวในปี 2545 ออปโตเจเนติกส์ได้ผ่านช่วงการพัฒนา นักวิทยาศาสตร์ต้องแสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีนี้สามารถเปลี่ยนแปลงกิจกรรมของเซลล์สมองและพฤติกรรมในสัตว์ที่เคลื่อนไหวได้ เฉพาะในช่วงสองปีที่ผ่านมาเท่านั้นที่มีการทดลองที่ขับเคลื่อนด้วยแสงซึ่งให้ผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิดเกี่ยวกับการทำงานของสมองและระบบประสาท โดยอธิบายสาเหตุและผลกระทบอย่างกระจ่างชัด
Karl Deisseroth นักประสาทวิทยาจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด ซึ่งเป็นผู้บุกเบิกขบวนการออปโตเจเนติกส์กล่าวว่า “ต้องใช้เวลาสองสามปีในการเปลี่ยนจากศักยภาพไปสู่การบรรลุผล” “เราหักมุมแล้ว” ปัจจุบัน ห้องปฏิบัติการมากกว่า 500 แห่งกำลังใช้ออปโตเจเนติกส์ในการตรวจสมองของหนู แมลงวันผลไม้ ปลาม้าลาย และไส้เดือนฝอย และแม้แต่ในการตรวจเซลล์ประสาทของมนุษย์ที่เติบโตในจานอาหารของห้องปฏิบัติการ เพื่อ “เข้าถึงรหัสประสาทสำหรับสิ่งที่ซับซ้อน เช่น รางวัล ” เขาพูดว่า.
Gero Miesenböck นักประสาทวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ดในอังกฤษและเป็นบิดาผู้ก่อตั้งสาขาวิชานี้กล่าวว่าออปโตเจเนติกส์อาจช่วยให้ประสาทวิทยาศาสตร์เติบโตเป็นวินัยทางวิทยาศาสตร์ ด้วยการกำเนิดของออปโตเจเนติกส์ เขากล่าวว่า “ในที่สุด ประสาทวิทยาศาสตร์ก็บรรลุมาตรฐานการพิสูจน์ที่แพร่หลายในสาขาอื่นๆ ของชีววิทยาและเคมี เพื่อช่วยสร้างสาเหตุ”
โมเลกุลที่ตอบสนองต่อแสงที่ใช้ในการทดลองออปโตเจเนติกส์มีสองโหมดพื้นฐาน บางคนเป็นตัวกระตุ้นเซลล์ประสาท เมื่อแสงความยาวคลื่นเฉพาะส่องไปที่เซลล์ที่ออกแบบมาเพื่อนำพาโมเลกุลเหล่านี้ ช่องจะเปิดออกและปล่อยให้ไอออนที่มีประจุบวกไหลเข้าไปในเซลล์ “นี่เป็นรหัสประสาทสำหรับ ‘เปิด’” Deisseroth กล่าว โมเลกุลที่ตอบสนองต่อแสงอื่นๆ เมื่อถูกกระตุ้นด้วยความยาวคลื่นของแสงที่ถูกต้อง จะปล่อยไอออนที่มีประจุลบเข้าไปในเซลล์ การไหลเข้าของประจุลบทำให้เซลล์ประสาทเงียบลง การใช้การรวมกันของโมเลกุลทั้งสองประเภทและความยาวคลื่นแสงที่แตกต่างกัน นักวิจัยสามารถเปิดและปิดเซลล์ประสาทได้ตามต้องการเพื่อค้นหาว่าเซลล์ประสาทมีปฏิสัมพันธ์กับเพื่อนบ้านอย่างไร
สำหรับตอนนี้ ความรู้เกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์เหล่านั้นจำกัดอยู่ที่เซลล์ประสาทกลุ่มเล็กๆ ภายในวงจรสมองที่กว้างขวางมากขึ้น แต่ด้วยการพลิกสวิตช์ที่ควบคุมด้วยแสง ในที่สุด นักวิทยาศาสตร์ก็อาจสร้างไดอะแกรมที่สมบูรณ์ของการเดินสายของสมองได้
Herwig Baier นักประสาทวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานฟรานซิสโก กล่าวว่า “แอปพลิเคชันที่น่าตื่นเต้นที่สุดในขณะนี้คือความสามารถในการควบคุมกิจกรรมของเซลล์ประสาทจากระยะไกลและไม่รุกราน” “มันเหมือนกับ MRI ที่ใช้งานได้ ยกเว้นว่ามันใช้งานได้จริง คุณสามารถแสดงความเป็นเหตุเป็นผลได้จริงๆ”
Functional MRI ช่วยให้นักวิจัยตรวจดูสมองที่มีชีวิต โดยเผยให้เห็นว่าสมองส่วนใดมีการเคลื่อนไหว ( SN: 19/12/09, p. 16 ) แต่ออปโตเจเนติกส์ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถจัดการกับเซลล์ประสาทแทนที่จะเฝ้าสังเกตพวกมัน นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุวงจรสมองที่เฉพาะเจาะจงได้ เช่น วงจรที่ช่วยให้แมลงวันผลไม้ร้องเพลงรักหรือให้ปลาฟาดหางของมัน เช่นเดียวกับวงจรที่ทำให้หนูเสพติดหรือทำให้พวกมันเข้าสู่ภาวะซึมเศร้า
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
