Asi před deseti lety začali neurovědci postupně ovládat optické metody výzkumu mozku. Postupem času ukázalo se, že optika se může organicky doplňovat – a v některých případy a nahrazení – tradiční způsoby použití elektrod v EU jako hlavní měřicí nástroj při studiu mozku.
Foto z otevřených zdrojů
Tradiční neurologický výzkum začíná chirurgická implantace kovových elektrod v mozku experimentální zvíře, nejčastěji králík nebo myš. Tyto elektrody cílit na specifické typy buněk, které jsou v určité oblasti mozku. Potom je zvíře vystaveno vystavení různým vnějším podnětům a elektrické aktivitě zaznamenávají se neurony v kontaktu s elektrodami počítačem.
Pak je pečlivá analýza a zpracování těchto elektrických signálů se promítá do obrazu jednotlivých buněk vzrušených podle konkrétního vzoru. Pak tyto vzorce korelovat s procesy učení, zapamatování a zpracování smyslových data a další mozkové funkce. Proto výzkum s použití elektrod zcela spoléhá na pasivní pozorování.
Optika v kombinaci s genetikou je však věda, která získala jméno optogenetika – umožňuje vědcům s neuvěřitelnou přesností přímo ovládají mozkové funkce místo jednoduchých pozorování.
Optogenetický výzkum začíná zavedením nosičový virus v mozku zvířete. Gen je vložen do viru, – kódující fotocitlivý protein, který tvoří iontový kanál, a – pak virus jde do konkrétních neuronů, které jsou předmět studia. (Mozek obsahuje mnoho různých typů neurony). Chirurgicky implantovaný světelný blesk vláknová optická špička otevírá iontové kanály a nutí je neuron vzrušený.
Foto z otevřených zdrojů
Buňky studovaného mozku tak mohou doslova zapněte a vypněte. Možnosti této výkonné technologie jsou prakticky nekonečné. Příklady zahrnují: Vision zotavení po poškození sítnice v důsledku excitace zbývajících buněk vizuální systém mozku; zapnutí a vypnutí hladu; trénink mozku v potlačování obsedantně kompulzivního syndromu. Je však třeba říci, že v tuto chvíli jsou prováděcí plány Optogenetické studie u lidí neexistují.
Za organizaci této neurorevoluce musí biologové poděkovat fyzici studující optiku. Lasery prošly v posledních letech technologické zlepšení srovnatelné s vývojem počítače za posledních 50 let: Nyní jsou jednodušší, spolehlivější a spolehlivější přístupnější než kdykoli předtím. Ke stejnému vývoji došlo optická vlákna, která se mohou ohýbat, kroutit a proniknout do nejmenších prostor. Dnes dokonce non-specialisté mohou shromažďovat a kontrolovat komerčně dostupné optické systémy.
Viry
