Naukowcy zdalnie kontrolowali zachowania społeczne myszy za pomocą światła

Nowe badanie pokazuje, że za pomocą zestawów słuchawkowych i plecaków na myszach naukowcy używają światła do włączania i wyłączania komórek nerwowych w mózgach gryzoni w celu zbadania zachowań społecznych zwierząt.

Te eksperymenty ze zdalnym sterowaniem ujawniają nowe spostrzeżenia na temat obwodów neuronowych leżących u podstaw interakcji społecznych, wspierając wcześniejsze prace sugerujące, że zsynchronizowane umysły są bardziej skłonne do współpracy, donoszą naukowcy 10 maja w Nature Neuroscience.

Nowe urządzenia opierają się na optogenetyce, technice, w której naukowcy używają błysków światła do aktywacji lub stłumienia komórek nerwowych lub neuronów mózgu, często wykorzystując dostosowane wirusy do genetycznej modyfikacji komórek, tak aby reagowały na światło. Naukowcy wykorzystali optogenetykę do sondowania obwodów neuronowych u myszy i innych zwierząt laboratoryjnych, aby uzyskać wgląd w to, jak mogą one działać u ludzi.

Urządzenia optogenetyczne często dostarczają światło do neuronów za pośrednictwem kabli światłowodowych, ale takie kable mogą zakłócać naturalne zachowania i interakcje społeczne. Chociaż naukowcy niedawno opracowali wszczepialne bezprzewodowe urządzenia optogenetyczne, są one uzależnione od stosunkowo prostych pilotów zdalnego sterowania lub ograniczonych zestawów zaprogramowanych instrukcji.

Te nowe, w pełni wszczepialne macierze optogenetyczne dla myszy i szczurów mogą umożliwić prowadzenie bardziej zaawansowanych badań. W szczególności, badacze mogą dostosować programowanie każdego urządzenia w trakcie trwania eksperymentów, „dzięki czemu można ukierunkować działania zwierzęcia w znacznie bardziej złożony sposób” – mówi Genia Kozorovitskiy, neurobiolog z Northwestern University w Evanston w stanie Illinois.

Te montowane na głowie i na plecach urządzenia nie wymagają baterii i są bezprzewodowo zasilane przez te same fale radiowe o wysokiej częstotliwości, które są wykorzystywane do zdalnego sterowania intensywnością, czasem trwania i momentem impulsów świetlnych. Prototypy pozwalają również naukowcom na jednoczesne sterowanie czterema różnymi obwodami nerwowymi u zwierząt, dzięki diodom LED, które emitują cztery barwy – niebieską, zieloną, żółtą i czerwoną – zamiast tylko jednej.

W eksperymentach na myszach Kozorovitskiy i współpracownicy użyli urządzeń do namierzania kory przedczołowej, części mózgu związanej z podejmowaniem decyzji i innymi złożonymi zachowaniami. Kiedy zespół dostarczył podobne wzorce stymulacji neuronowej w tym obszarze parom lub trójkom myszy, gryzonie częściej wyczesywały i wąchały towarzyszy, z którymi ich neurony były zsynchronizowane, częściej niż te, z którymi nie były zsynchronizowane. Odkrycia potwierdzają wcześniejsze badania sugerujące, że tego rodzaju synchronizacja między umysłami może pobudzać zachowania społeczne, „szczególnie interakcje kooperacyjne” – mówi Kozorovitskiy.

Szeroko dostępna technologia bezprzewodowa zastosowana w tej pracy, ta sama, która jest obecnie używana w płatnościach zbliżeniowych za pomocą kart kredytowych, może umożliwić szerokie zastosowanie w społeczności neuronaukowej „bez rozbudowanego specjalistycznego sprzętu” – mówi neurotechnolog Philipp Gutruf z University of Arizona w Tucson, który nie brał udziału w tych badaniach. To „oznacza, że ​​w najbliższej przyszłości możemy zobaczyć te urządzenia w wielu laboratoriach, umożliwiając nowe odkrycia”. Wiedza uzyskana na temat układu nerwowego w wyniku takich badań może z kolei „dostarczyć informacji na temat lepszej diagnostyki i terapii u ludzi”.

Źródło: Charles Choi

Tematy:
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x