วิธีการที่เรียกว่าออพโตเจเนติกส์ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับความจำ การรับรู้ และการเสพติด
การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่บางอย่างสล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์ไม่ได้ถูกค้นพบจริงๆ พวกเขายืม นั่นคือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อนักวิทยาศาสตร์เกณฑ์โปรตีนจากผู้ให้กู้ที่ไม่น่าจะเป็นไปได้: สาหร่ายสีเขียว
เซลล์ของสาหร่ายสายพันธุ์Chlamydomonas reinhardtiiตกแต่งด้วยโปรตีนที่สามารถรับรู้แสงได้ ความสามารถดังกล่าวซึ่งพบเห็นครั้งแรกในปี 2545 ได้รับความสนใจอย่างรวดเร็วจากนักวิทยาศาสตร์สมอง โปรตีนที่รับรู้แสงได้ให้สัญญาถึงพลังในการควบคุมเซลล์ประสาท — เซลล์ประสาทของสมอง — โดยให้วิธีการเปิดและปิดเซลล์ประสาทเหล่านั้นในสถานที่และเวลาที่เหมาะสม
เซลล์ประสาทที่ดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อผลิตโปรตีนจากสาหร่ายกลายเป็นหุ่นเชิดที่ควบคุมด้วยแสง แสงวาบสามารถกระตุ้นเซลล์ประสาทที่เงียบให้ส่งสัญญาณหรือบังคับให้เซลล์ประสาทที่ทำงานอยู่เงียบ
“โมเลกุลนี้เป็นเซ็นเซอร์วัดแสงที่เราต้องการ” นักประสาทวิทยาด้านการมองเห็น Zhuo-Hua Pan ผู้ซึ่งเคยค้นหาวิธีควบคุมเซลล์การมองเห็นในเรตินาของหนูกล่าว
วิธีการที่เปิดใช้งานโดยโปรตีนที่ให้ยืมเหล่านี้เรียกว่า optogeneticsสำหรับการรวมกันของแสง (opto) และยีน ภายในเวลาไม่ถึงสองทศวรรษ ออพโตเจเนติกส์ได้นำไปสู่ข้อมูลเชิงลึกขนาดใหญ่เกี่ยวกับวิธีการจัดเก็บความทรงจำ สิ่งที่สร้างการรับรู้ และสิ่งที่ผิดปกติในสมองระหว่างภาวะซึมเศร้าและการเสพติด
นักวิทยาศาสตร์ได้ทดลองเล่นกับภาพหลอนของเมาส์โดยใช้แสงเพื่อกระตุ้นการทำงานของเซลล์ประสาท ซึ่งหนูเคยเห็นเส้นที่ไม่ได้อยู่ในนั้นและจำห้องที่ไม่เคยเข้าไปข้างในได้ นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้ออพโตเจเนติกส์เพื่อทำให้หนูต่อสู้ ผสมพันธุ์และกินและแม้กระทั่งทำให้หนูตาบอดมองเห็น ในระยะแรก ออพโตเจเนติกส์ได้ฟื้นฟูวิสัยทัศน์ของคนตาบอดในแง่มุมต่างๆ เมื่อไม่นานมา นี้
เบาะแสเบื้องต้นเกี่ยวกับศักยภาพ
ของออพโตเจเนติกส์เกิดขึ้นเมื่อเวลาประมาณ 01.00 น. ในวันที่ 4 สิงหาคม พ.ศ. 2547 นักประสาทวิทยา Ed Boyden อยู่ในห้องทดลองที่สแตนฟอร์ด เพื่อตรวจสอบจานของเซลล์ประสาทที่มียีนสำหรับเซ็นเซอร์ตรวจจับแสงของสาหร่ายตัวใดตัวหนึ่งที่เรียกว่า channelrhodopsin-2 . บอยเดนกำลังจะฉายแสงสีฟ้าไปที่ห้องขัง และดูว่าพวกมันส่งสัญญาณออกไปหรือไม่ เพื่อความประหลาดใจของเขา เซลล์แรกสุดที่เขาตรวจสอบตอบสนองต่อแสงด้วยการระเบิดของการกระทำ Boyden เขียนไว้ใน บัญชี ปี2011 ความเป็นไปได้ที่เกิดขึ้นจากจุดประกายเล็กๆ ของกิจกรรม ซึ่งอธิบายไว้ในรายงานทางเทคนิคปี 2005 โดย Boyden, Karl Deisseroth จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดและเพื่อนร่วมงาน กลายเป็นความจริงอย่างรวดเร็ว
ในห้องทดลองของ Pan โปรตีนที่ตอบสนองต่อแสงได้ฟื้นฟูการมองเห็นในหนูที่มีเรตินาเสียหาย ซึ่งเป็นการค้นพบที่นำไปสู่การทดลองทางคลินิกในคน ออปโตเจเนติกส์ไม่ได้ให้คำมั่นสัญญาในช่วงแรกๆ เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้วิธีการใช้โปรตีนเหล่านี้ในเซลล์ประสาทเป็นครั้งแรก “ในขณะนั้น ไม่มีใครคาดคิดว่างานออพโตเจเนติกส์นี้จะมีผลกระทบอย่างใหญ่หลวง” ปานกล่าว
นับตั้งแต่การค้นพบในช่วงแรกๆ นั้น เซ็นเซอร์วัดแสงของสาหร่ายก็ถูกนำมาใช้ในการวิจัยสมองมากมาย ตัวอย่างเช่น นักประสาทวิทยา Talia Lerner จากมหาวิทยาลัย Northwestern University ในชิคาโก ใช้ออพโตเจเนติกส์เพื่อศึกษาการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ในสมองของหนู วิธีการนี้ช่วยให้เธอแยกแยะความสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ที่ผลิตและตอบสนองต่อโดปามีน ซึ่งเป็นสารเคมีที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวและการให้รางวัล การเชื่อมโยงเซลลูลาร์เหล่านั้นซึ่งส่องสว่างด้วยออพโตเจเนติกส์ อาจช่วยเปิดเผยรายละเอียดเกี่ยวกับแรงจูงใจและการเรียนรู้ “งานวิจัยของฉันจะไม่สามารถทำได้ในรูปแบบปัจจุบันโดยปราศจากออปโตเจเนติกส์” เธอกล่าว
ออปโตเจเนติกส์เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับจีนน์ ปาซ แห่งสถาบันแกลดสโตนในซานฟรานซิสโก เธอและเพื่อนร่วมงานได้ออกล่าหาเซลล์ที่สามารถหยุดอาการชักไม่ให้แพร่กระจายไปทั่วสมองได้ ออพโทเจเนติกส์มีความสำคัญต่อการค้นหาของเธอด้วยการให้วิธีควบคุมกลุ่มเซลล์ประสาทที่แตกต่างกัน “เราไม่สามารถถามคำถามเหล่านี้ด้วยเครื่องมืออื่นได้” Paz กล่าว
การค้นหาโดยใช้เทคนิคออปโตเจเนติกส์ของเธอนำพาปาซไปยังโครงสร้างสมองที่เรียกว่าฐานดอก ซึ่งเป็นสถานีทางสำหรับโครงข่ายประสาทจำนวนมากในสมอง “ฉันจำขนลุกได้ตั้งแต่ครั้งแรกที่ส่องแสงไปที่ฐานดอกและหยุดการจับกุม” เธอกล่าว
จนถึงตอนนี้ การวิจัยเกี่ยวกับการมองเห็นได้เกิดขึ้นในหนูเป็นส่วนใหญ่ Yasmine El-Shamayleh จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียกล่าวว่า แต่อาจพบข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับสมองที่ซับซ้อนมากขึ้น รวมทั้งสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ในปี 2009 Boyden และเพื่อนร่วมงานอธิบายเกี่ยวกับการมองเห็นในลิงแสม El-Shamayleh และคนอื่น ๆ กำลังผลักดันสายการวิจัยนี้อย่างหนัก “เราอยู่ในจุดสุดยอดแน่นอน” ในการเปิดเผยหลักการที่น่าสนใจของสมองไพรเมต เช่น วิธีที่สมองเปลี่ยนสัญญาณจากดวงตาเป็นการรับรู้ เธอกล่าวสล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์
