Lasery střílející na neurony už umějí v mozku vyvolávat obrázky

TLDR verze: Optogenetika už do mozku umí vkládat i vizuální vjemy. Studie tu.

Vidím neexistující lidi!

Kosmické cesty, kmenové buňky, fotky černých děr – ve vědě se toho momentálně děje hodně, nad čím zůstává rozum stát. Je ale jenom jeden obor, nad kterým doslova zůstává rozum stát: optogenetika! Jen 15 let starý obor, který umí manipulovat s neurony pomocí laserového signálu, se jeví jako stále zajímavější nástroj ke studování mozku přímo v činnosti.

Pokud o optogenetice čtete prvně, vězte, že její základy jsou vlastně překvapivě triviální. Vědátoři geneticky upraví myši tak, aby jejich neurony reagovaly na světelný paprsek. Následně do mozku daných myší zavedou titěrná optická vlákna schopná zacílit přímo jednotlivé shluky neurony či jednotlivé neurony. Tak je možné aktivovat či deaktivovat různé části mozku doslova na povel. Pokud se to vše spojí s identifikací toho, co který neuron dělá (typicky skrze navození nějakého vjemu a sledování, který neuron s vloženou bioluminiscencí se „rozsvítí“), naskýtá se šance vytvořit v daném mozku mapu vzpomínek a aktivit!

V minulosti tak již optogenetika dovedla reaktivovat vzpomínky nebo třeba oslabovat traumata. Došlo i na vývoj bazmeků, které dovedou svítit na desítky neuronů najednou, a tak reaktivovat celé komplexní neuronové sítě. Nyní však poprvé došlo na podobné vytvoření umělého vizuálního stimulu. Jinými slovy: myši, jejichž neurony byly osvíceny lasere, viděly něco, co neexistovalo. Umělé halůžky jsou tu!

Stejně jako v jiných optogenetických studiích, nejprve museli vědátoři monitorovat myši, když tyto pozorovaly něco existujícího. V tomto případě se jednalo o virtuální a horizontální linie, které jim vědci ukazovali. Myšátka byla trénována tak, aby si olízla vodní kapku u napajedla v kleci podle toho, které linie zrovna pozorovaly. Zároveň vědátoři sledovali, které neurony s vjemem souvisejí.

Podařilo se jim tak následně vytvořit vizuální vjem, který je „už“ „skoro“ „něco jako“ umělé vijemy z fikce. Slova „už“, „skoro“ a „něco jako“ podtrhuju červenou vlnovkou. Dvakrát.

Jé, já ho vidím!

Když pak na stejné neurony zasvítili laserem, myši dostaly před oči původní vjem. Asi se ptáte, jak se autoři studie myší zeptali, co vidí. Odpovědí je, že část testu probíhala i v naprosté tmě. A myši přesto na laserový stimul reagovaly stejně jako na původní vizuální vjem – olíznutím své kapky vody. K vytvoření reprezentace linií přitom stačilo reaktivovat nějakých 20 neuronů.

Rovněž výsledná mozková aktivita odpovídala stejnému průběhu jako v okamžiku, kdy myši viděly reálné linie. Zdá se tedy, že opět víme více o tom, jak mozek zpracovává vizuální vjemy. Není to vlastně ani tak překvapivé. Jak jsem již zmínil, optogenetika umí s mozkem divy už delší čas. Je to ale poprvé, co se podařilo podobně reaktivovat vzpomínku vizuálního rázu. Jde tedy o další ilustraci možností optogenetiky ve študování toho, co se nám (doslova) honí hlavou.

Nyní přichází zásadní otázka: bude díky tomu levnější chleba? Jak už jsem psal dříve, optogenetika je především nástroj pro zlepšení povědomí o mozku. Praktické aplikace nenabízí – k tomu by bylo třeba geneticky upravovat lidi a zavádět jim do hlav optická vlákna. Pochopení toho, co která páčka v mozku ovládá, ale může přinést i lepší pochopení toho, jak ji aktivovat jinak. Díky optogenetice tak například víme víc o tom, jak vzniká post-traumatický stres v reakci na nějakou traumatickou vzpomínku. A to zvyšuje i šanci onu traumatickou vzpomínku nejen aktivovat laserem, ale i vypnout nějakou farmakologickou cestou. Čili práškama.


Doufám, že kontextová reklama vám teď doporučila nějaké supr pilulky. 

Vstříc poznání

Reálných aplikací se tedy nejspíše teprve dočkáme, a nemusejí mít nutně optogenetickou podobu. Co mě osobně na optogenetice přijde kouzelné, je skutečnost, že jde o krásnou ilustraci oboru, který prostě nemohl přijít dříve. Bez precizních optických technologií, ale i bez jednoduššího genetického editování, nebyla optogenetika jednoduše možná. A to ačkoliv teoreticky mohla být postulována už dávno. Když vědátoři vynalezli optické vlákno nebo objevili CRISPR, určitě je nenapadlo, že se jejich kombinací jednou budou myším dělat umělé haluze.

Ale právě to je na vědě krásné. Nikdy nevíme, odkud se jako fata morgana nezjeví zcela nové poznání!

[LL]

Víc o optogenetice taky v mém videu níž: 

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol – podpořte i vy drobákem mojí snahu informovat o vědě věčně & vtipně a přispějte mi v kampani na Patreonu.

A sledujte mojí snahu případně i na Facebooku či YouTube!

Diskuze