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Forscher kontrollieren die Bewegungen von Tieren mit Licht
Es wurde festgestellt, dass ein arzneimittelähnliches Molekül es Forschern ermöglicht, die Bewegungen von Mäusen und Fischen mit Lichtblitzen zu kontrollieren. Im Gegensatz zu ähnlichen Experimenten, bei denen eine lichtbasierte Technik, die als Optogenetik bekannt ist, verwendet wird, erfordert die neue Methode keine Forscher, Tiere gentechnisch zu verändern, um die neuronale Kontrolle zu erreichen.
ZU lernen heute online veröffentlicht Natur Chemische Biologie beschreibt einen neuartigen Ansatz zur Steuerung von Neuronen und Verhaltensweisen mit Licht. Solche Techniken sind wirksame Forschungsinstrumente zum Verständnis des Gehirns und könnten eines Tages therapeutisch genutzt werden. Der heutige Bericht beschreibt eine Methode zur Verwendung von Licht zur Steuerung der neuronalen Aktivität in nicht modifizierten Tieren. Fische, denen ein kleines Molekül namens Optovin verabreicht wird, bewegen sich als Reaktion auf einen Lichtblitz sehr schnell, berichtet das Massachusetts General Hospital David kokel und Kollegen.
Die Reaktion hängt nicht davon ab, ob der Fisch das Licht wahrnimmt – mit der Chemikalie behandelte embryonale Fische reagieren auf Licht, noch bevor sich ihre Augen entwickeln, und enthauptete Erwachsene reagieren ebenfalls. Die Verbindung bindet stattdessen an Schmerzrezeptoren im Körper des Fisches und löst bei Aktivierung durch Licht schnelle Bewegungen aus.
Das Team durchsuchte 10.000 verschiedene Verbindungen – jede in einem kleinen Brunnen mit noch nicht geschlüpften Zebrafischen –, bevor sie eine fanden, die das Verhalten der Tiere als Reaktion auf Licht drastisch veränderte. Die Verbindung wirkt auch bei Mäusen – wenn Optovin auf die Ohren von Mäusen gerieben wird, führt ein Lichtblitz dazu, dass die Mäuse den Kopf schütteln.
Das Team stellte fest, dass Optovin an eine bestimmte Art von Proteinkanal andockt, der in der Membran von Nervenzellen sitzt, die als erste auf Schmerzen reagieren. Forscher könnten Optovin in Experimenten verwenden, um Schmerzen zu untersuchen; Sie glauben auch, dass es bei der Behandlung von Schmerzen nützlich sein könnte, sagt Kokel. Wenn Sie diese Kanäle überaktivieren, werden sie desensibilisiert, sagt er.
Aber Optovin kann das Verhalten anderer Arten von Neuronen nicht kontrollieren, was ein Nachteil gegenüber der Optogenetik ist. Ed Boyden , ein Neurowissenschaftler am MIT, der optogenetische Werkzeuge entwickelt hat, weist darauf hin, dass die gentechnikbasierte Methode Forschern mehr Flexibilität bietet. Ein Hauptnutzen unserer … optogenetischen Werkzeuge besteht darin, dass wir sie auf praktisch jede Neuronenklasse ausrichten können, sodass sie gezielt durch Licht aktiviert und zum Schweigen gebracht werden können, sagt Boyden.
Es ist jedoch möglich, sagt Kokel, dass Forscher andere Verbindungen als Optovin identifizieren könnten, die die Proteinkanäle regulieren könnten, die das Neuronenverhalten steuern. Sie könnten eine ganze Werkzeugkiste mit Verbindungen haben, die verschiedene Kanäle aktivieren, sagt er.