Noin kymmenen vuotta sitten neurotieteilijät aloittivat vähitellen hallitse aivojen tutkimuksen optiset menetelmät. Ajan myötä kävi ilmi, että optiikka voi orgaanisesti täydentää – ja joissainkin kotelot ja korvaa – perinteiset menetelmät elektrodien käyttämiseksi tärkeimpänä mittausvälineenä aivojen tutkimuksessa.
valokuva avoimista lähteistä
Perinteinen neurologinen tutkimus alkaa metallielektrodien kirurginen implantointi aivoissa koe-eläin, useimmiten kani tai hiiri. Nämä elektrodit kohdista tietyntyyppisiin soluihin, jotka ovat tietyillä aivoalueilla. Sitten eläin altistetaan altistuminen erilaisille ulkoisille ärsykkeille ja sähköiselle aktiivisuudelle elektrodien kanssa kosketuksessa olevat neuronit rekisteröidään tietokoneella.
Tämän jälkeen on näiden sähköisten signaalien huolellinen analysointi ja käsittely kääntää kuvan yksittäisistä soluista, jotka ovat innoissaan tietyn mallin mukaan. Sitten nämä mallit korreloivat aistien oppimisen, muistamisen ja prosessoinnin kanssa tiedot ja muut aivojen toiminnot. Siksi tutkimusta elektrodien käyttö on täysin passiivista havainto.
Optiikka yhdessä genetiikan kanssa on kuitenkin saanut tieteen nimi optogenetiikka – sallii tutkijoiden uskomattoman tarkkuudella hallitsevat suoraan aivojen toimintoja yksinkertaisen sijaan havaintoja.
Optogeneettinen tutkimus alkaa kantajavirus eläimen aivoissa. Geeni ladataan virukseen, – koodaava valoherkkä proteiini, joka muodostaa ionikanavan, ja – sitten virus menee spesifisiin neuroneihin, jotka ovat tutkimuksen kohde. (Aivot sisältävät monia erityyppejä neuronien). Kirurgisesti implantoitu salama kuituoptinen kärki avaa ionikanavia pakottaen hermosto innoissaan.
valokuva avoimista lähteistä
Siten tutkittujen aivojen solut voivat kirjaimellisesti päälle ja pois päältä. Tämän tehokkaan tekniikan ominaisuudet ovat käytännössä rajaton. Esimerkkejä ovat: Näön palautuminen jälkeen verkkokalvon vauriot jäljellä olevien solujen virittymisen vuoksi aivojen visuaalinen järjestelmä; nälän kytkeminen päälle ja pois päältä; aivokoulutus pakko-oireisen oireyhtymän tukahduttamiseksi. On kuitenkin sanottava, että tällä hetkellä täytäntöönpanosuunnitelmat Optogeneettisiä tutkimuksia ihmisillä ei ole.
Biologien on kiitettävä tämän neurorevolution järjestämisestä fyysikot opiskelevat optiikkaa. Laserit ovat käyneet läpi viime vuosina tekninen parannus verrattavissa kehitykseen tietokoneet viimeisen 50 vuoden aikana: Nyt ne ovat helpompia, luotettavampia ja helpommin saatavissa kuin koskaan ennen. Sama kehitys tapahtui optiset kuidut, jotka voivat taivuttaa, kiertyä ja tunkeutua pienimpiin tiloihin. Tänään edes ei-asiantuntijat voivat kerätä ja hallita kaupallisesti edullinen optinen järjestelmä.
virukset
