Pred približno desetimi leti so postopoma začeli nevroznanstveniki obvladajo optične metode raziskovanja možganov. Sčasoma izkazalo se je, da se optika lahko organsko dopolnjuje – in v nekaterih primerov in nadomestite – tradicionalne metode uporabe elektrod v kot glavno merilno orodje pri preučevanju možganov.
Fotografija iz odprtih virov
Začne se tradicionalno nevrološko raziskovanje kirurška implantacija kovinskih elektrod v možganih poskusna žival, najpogosteje zajec ali miš. Te elektrode ciljajo na določene vrste celic, ki so v določena področja možganov. Nato je žival izpostavljena izpostavljenost različnim zunanjim dražljajem in električna aktivnost beležimo nevrone v stiku z elektrodami po računalniku.
Nato je natančna analiza in obdelava teh električnih signalov prevede v sliko posameznih celic, ki so navdušene v po določenem vzorcu. Potem so ti vzorci korelirajo s procesi učenja, pomnjenja, predelave čutil podatkov in drugih možganskih funkcij. Zato raziskave s z uporabo elektrod se popolnoma zanašajo na pasivno opazovanje.
Vendar je optika v kombinaciji z genetiko znanost, ki jo je dobila ime optogenetika – omogoča znanstvenikom z neverjetno natančnostjo neposredno nadzirajo možganske funkcije namesto preprostih opažanja.
Optogenetske raziskave se začnejo z uvedbo nosilec virusa v možganih živali. V virus se naloži gen, kodirni fotoobčutljivi protein, ki tvori ionski kanal, in potem gre virus do specifičnih nevronov, ki so predmet preučevanja. (Možgani vsebujejo veliko različnih vrst nevroni). Kirurško vsadljena svetlobna bliskavica konica optičnih vlaken odpira ionske kanale, sili vznemirjen nevron.
Fotografija iz odprtih virov
Tako lahko celice preučenih možganov dobesedno vklopi in izklopi. Zmogljivosti te močne tehnologije so praktično neskončno. Primeri vključujejo: Okrevanje vida po poškodbe mrežnice zaradi vzbujanja preostalih celic vizualni sistem možganov; vklop in izklop lakote; možganski trening pri zatiranju obsesivno-kompulzivnega sindroma. Vendar je treba povedati, da trenutno izvajajo načrte Optogenetske študije pri ljudeh ne obstajajo.
Za organizacijo te nevrorevolucije se morajo zahvaliti biologi fiziki, ki študirajo optiko. V zadnjih letih so bili podvrženi laserji tehnološka izboljšava, primerljiva z razvojem računalniki v zadnjih 50 letih: zdaj so lažji, bolj zanesljivi in dostopnejši kot kdaj koli prej. Isti razvoj se je zgodil optična vlakna, ki se lahko upognejo, zvijajo in prodreti v najtanjše prostore. Danes celo nestrokovnjaki lahko komercialno zbirajo in nadzorujejo cenovno ugodni optični sistemi.
Virusi
