Wprowadzenie do optogenetyki

Wyobraź sobie łatwe kontrolowanie czyichś emocji za pomocą impulsów świetlnych. Wyobraź sobie, że mocą światła możesz leczyć obecnie „nieuleczalne” choroby psychiczne. Wszystkie te „wyobrażenia” są możliwe dzięki wykorzystaniu mocy optogenetyki. Czym więc, u licha, jest optogenetyka?

Optogenetyka to „technika neuronauki, w której geny białek wrażliwych na światło są wprowadzane do określonych typów komórek mózgowych w celu precyzyjnego monitorowania i kontrolowania ich aktywności za pomocą sygnałów świetlnych” (Oxford Languages). Jak to działa?

Aby zrozumieć, jak działa Optogenetyka, musimy najpierw zrozumieć, w jaki sposób światło słoneczne wpływa na zachowanie glonów. Glony są przyciągane przez światło słoneczne, więc zawsze płyną w jego kierunku. Według Kay M. Tye: „Kiedy niebieskie światło pada na plamkę oczną komórki glonów, otwiera się kanał, wysyłając sygnał elektryczny, który sprawia, że ​​mała wici trzepocze i popycha glony w kierunku światła słonecznego” (Kay M. Tye). Substancja chemiczna stosowana w tym zjawisku nazywa się Opsin. Jeśli uda nam się sklonować to białko w algach za pomocą modyfikacji genetycznej, możemy sprawić, że neurony będą wrażliwe na światło. Ale przy wykonywaniu różnych funkcji, takich jak zmiana emocji. A teraz możemy wykonać Optogenetykę! Jak działa optogenetyka w twoim mózgu?

Optogenetykę można zastosować w mózgu, manipulując receptorami kanałów jonowych, które normalnie są aktywowane przez cząsteczki, takie jak neuroprzekaźniki. Zamiast tego optogenetyka może wykorzystywać światłowody do przesyłania światła w celu aktywacji receptorów zamiast neuroprzekaźników (SciShow). A ponieważ aktywacja receptorów kanałów jonowych może kontrolować emocje, ruchy ciała i całą aktywność mózgu, możemy kontrolować mózg organizmu za pomocą optogenetyki i całego ciała. Jak możemy wykorzystać tę technologię w prawdziwym życiu?

Istnieje wiele zastosowań optogenetyki. Możemy wykorzystać optogenetykę do odkrycia tajemnic mózgu. Możemy wykorzystać optogenetykę do leczenia „nieuleczalnych” zaburzeń psychicznych. Możemy również poprawić funkcjonalność naszego mózgu za pomocą optogenetyki. Aplikacje są nieograniczone. Obecnie optogenetyka jest testowana tylko na gryzoniach, takich jak myszy i szczury, ale w przyszłości może pomóc ludzkości na wiele różnych sposobów.

— Jayaram Ganesh

Bibliografia:

https://www.science.org/content/article/blind-man-regains-some-vision-help-light-sensing-algal-protein

https://news.mit.edu/2020/optogenetics-soul-non-invasive-neuron-stimulation-0507

https://www.nytimes.com/2011/05/17/science/17optics.html

https://phys.org/news/2019-11-simple-physics-algal-movement.html

https://languages.oup.com/

https://www.youtube.com/watch?v=Fu1Zi1PYqos

https://www.youtube.com/watch?v=D_9rdj4SJrc