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I ricercatori controllano i movimenti degli animali con la luce
È stata trovata una molecola simile a un farmaco che consente ai ricercatori di controllare i movimenti di topi e pesci con lampi di luce. A differenza di esperimenti simili che utilizzano una tecnica basata sulla luce nota come optogenetica, il nuovo metodo non richiede ai ricercatori di ingegnerizzare geneticamente gli animali per ottenere il controllo neurale.
A studia pubblicato online nell'odierna Natura chimica biologia descrive un nuovo approccio per controllare i neuroni e i comportamenti con la luce. Tali tecniche sono potenti strumenti di ricerca per comprendere il cervello e un giorno potrebbero essere utilizzate a scopo terapeutico. Il rapporto di oggi descrive un metodo per utilizzare la luce per controllare l'attività neuronale negli animali non modificati. Il pesce a cui viene data una piccola molecola chiamata optovina si muoverà molto rapidamente in risposta a un lampo di luce, riferisce il Massachusetts General Hospital David Kokel e colleghi.
La risposta non dipende dal pesce che percepisce la luce: i pesci embrionali trattati con la sostanza chimica reagiscono alla luce anche prima che i loro occhi si sviluppino, e anche gli adulti decapitati rispondono. Il composto invece si lega ai recettori della sensazione di dolore sul corpo del pesce e, quando attivato dalla luce, provoca movimenti veloci.
Il team ha esaminato 10.000 composti diversi, ciascuno disciolto in un piccolo pozzo con pesci zebra non ancora schiusi, prima di trovarne uno che ha cambiato drasticamente il comportamento degli animali in risposta alla luce. Il composto funziona anche sui topi: se l'optovina viene strofinata sulle orecchie dei topi, un lampo di luce farà scuotere la testa ai topi.
Il team ha determinato che l'optovina si aggancia a un tipo specifico di canale proteico che si trova nella membrana delle cellule nervose che sono le prime a rispondere al dolore. I ricercatori potrebbero usare l'optovina negli esperimenti per studiare il dolore; pensano anche che potrebbe essere utile nel trattamento del dolore, dice Kokel. Se attivi eccessivamente questi canali, diventano desensibilizzati, dice.
Ma l'optovina non può controllare il comportamento di altri tipi di neuroni, il che è uno svantaggio rispetto all'optogenetica. Ed Boyden , un neuroscienziato del MIT che ha sviluppato strumenti di optogenetica, sottolinea che il metodo basato sull'ingegneria genetica offre ai ricercatori una maggiore flessibilità. Un'utilità principale dei nostri … strumenti optogenetici è che possiamo indirizzarli praticamente a qualsiasi classe di neuroni, consentendo loro di essere specificamente attivati e silenziati dalla luce, afferma Boyden.
Tuttavia, è possibile, afferma Kokel, che i ricercatori possano identificare composti diversi dall'optovina che potrebbero regolare i canali proteici che controllano il comportamento dei neuroni. Potresti avere un'intera cassetta degli attrezzi di composti che attivano diversi canali, dice.