Duke-NUS medicinos mokyklos mokslininkai nustatė, kad nauja šviesai jautrių baltymų klasė gali išjungti smegenų ląsteles šviesa, todėl mokslininkai siūlo precedento neturintį veiksmingą įrankį smegenų funkcijai tirti. Tyrimas, paskelbtas m Gamtos komunikacijosatveria naujas įdomias galimybes taikyti optogenetiką, siekiant ištirti smegenų veiklą, kuri yra neurodegeneracinių ir psichikos sutrikimų, tokių kaip Parkinsono liga ir depresija, priežastis.
Optogenetika yra metodas, kai konkrečios ląstelės yra bioinžinerijos būdu įtrauktos į šviesai jautrius baltymus, kurie veikia kaip jungikliai, leidžiantys mokslininkams tiksliai kontroliuoti šių ląstelių elektrinį aktyvumą. Neuronai ir nervinės ląstelės su optogenetiniais jungikliais gali būti naudojami tiriant, kaip skirtingos ląstelės dalyvauja įvairiose smegenų grandinėse ir elgesyje.
Komanda parodė, kad specifiniai kalio kanalai, žinomi kaip kalio kanalo rodopsinai, gali būti veiksmingi instrumentai reguliuojant smegenų ląstelių aktyvumą trijuose svarbiuose eksperimentiniuose gyvūnuose: žuvyse, kirmėlėse ir musėse.
Dr. Stanislav Ott, Duke-NUS neuromokslų ir elgesio sutrikimų programos vyresnysis mokslinis bendradarbis ir pirmasis tyrimo autorius, sakė: „Šie kalio kanalai veikia kaip mažyčiai ląstelių membranų varteliai. Kai veikia šviesa, šie vartai atsidaro ir leidžia kaliui patekti jonų srautas padeda nuraminti smegenų ląstelių veiklą. Tai suteikia mums naujų įžvalgų apie tai, kaip reguliuojama smegenų veikla.
Kalio jonai yra būtini normaliai elektrinei funkcijai visose žmogaus ląstelėse. Kalio kanalai yra specializuoti baltymai, esantys ląstelių membranose, kurie leidžia tekėti kalio jonams. Jie reguliuoja kalio jonų srautą per ląstelės membraną, kad palaikytų įvairius ląstelių procesus, ir yra labai svarbūs nervų impulsų perdavimui, raumenų susitraukimui ir ląstelių ir skysčių balanso palaikymui.
Docentas Adamas Claridge-Changas iš Duke-NUS Neurologijos ir elgesio sutrikimų programos ir šio tyrimo vyresnysis autorius sakė: „Anksčiau sukūrėme kitus nuotolinio valdymo jungiklius, bet mes nustatėme, kad šie kalio kanalai yra dar daugiau. universalus, suteikiantis labai naudingą būdą ištirti, kaip veikia smegenys.
Kai juos suaktyvina šviesa, nauji kalio kanalo rodopsinai leidžia kalio jonams palikti neuroną, pakeisdami elektrinį gradientą visoje membranoje. Dėl šio pokyčio, vadinamo hiperpoliarizacija, neuronui sunku generuoti elektrinį signalą, žinomą kaip veikimo potencialas. Be veikimo potencialo neurono ryšys su kitomis ląstelėmis yra labai slopinamas arba net nutildomas.
Galimybė nutildyti smegenų ląsteles naudojant šviesos sukeltus kalio kanalus atveria įdomių būdų tirti sudėtingą skirtingų smegenų regionų sąveiką. Jis taip pat siūlo daug žadantį metodą tiriant patologinius mechanizmus, kuriais grindžiami neurodegeneraciniai, neurologinio vystymosi ir psichikos sutrikimai. Šios priemonės padės mokslininkams geriau suprasti smegenis ir sukurti veiksmingesnius smegenų sutrikimų gydymo būdus.
Profesorius Patrickas Tanas, Duke-NUS tyrimų vyresnysis prodekanas, sakė: „Smegenų paslapčių atskleidimas išlieka vienu didžiausių mokslo iššūkių. Adomo Claridge-Chango ir komandos tyrimai, kaip šis, suteikia mokslininkams geresnių įrankių sudėtingiems dalykams tirti. bendravimas, vykstantis žmogaus smegenyse ir yra būtinas siekiant pagerinti mūsų supratimą apie sveikas smegenis ir neurologinius sutrikimus, o tai leis mums sukurti veiksmingus naujus šių ligų gydymo būdus.
Šis tyrimas yra dalis Duke-NUS nuolatinių pastangų siekiant geriau suprasti neurologines ir psichikos sąlygas.