Forskare styr djurens rörelser med ljus

En drogliknande molekyl har visat sig låta forskare kontrollera rörelser hos möss och fiskar med ljusblixtar. Till skillnad från liknande experiment med en ljusbaserad teknik känd som optogenetik, kräver den nya metoden inte att forskare genmanipulerar djur för att uppnå den neurala kontrollen.

TILL studie publiceras online i dagens Naturens kemiska biologi beskriver en ny metod för att kontrollera neuroner och beteenden med ljus. Sådana tekniker är kraftfulla forskningsverktyg för att förstå hjärnan och kan en dag användas terapeutiskt. Dagens rapport beskriver en metod för att använda ljus för att kontrollera neuronal aktivitet hos omodifierade djur. Fiskar som ges en liten molekyl som heter optovin kommer att röra sig mycket snabbt som svar på en ljusblixt, rapporterar Massachusetts General Hospitals David kokel och kollegor.

Responsen är inte beroende av att fisken uppfattar ljuset - embryonala fiskar som behandlats med kemikalien reagerar på ljus redan innan deras ögon utvecklas, och avhuggna vuxna reagerar också. Substansen binder istället till smärtsensationsreceptorer på fiskens kropp, och när den aktiveras av ljus framkallar den snabba rörelser.

Teamet undersökte 10 000 olika föreningar - var och en löst i en liten brunn med ännu inte kläckt zebrafisk - innan de hittade en som drastiskt förändrade djurens beteende som svar på ljus. Substansen fungerar också på möss - om optovin gnides mot öronen på möss kommer en ljusblixt att få mössen att skaka på huvudet.

Teamet fastställde att optovin dockar på en specifik typ av proteinkanal som sitter i membranet av nervceller som är de första att svara på smärta. Forskare kunde använda optovin i experiment för att studera smärta; de tror också att det kan vara användbart vid behandling av smärta, säger Kokel. Om man överaktiverar de här kanalerna blir de okänsliga, säger han.

Men optovin kan inte kontrollera beteendet hos andra typer av neuroner, vilket är en nackdel jämfört med optogenetik. Ed Boyden , en neuroforskare vid MIT som har utvecklat optogenetiska verktyg, påpekar att den genteknikbaserade metoden ger forskare mer flexibilitet. En främsta nytta av våra ... optogenetiska verktyg är att vi kan rikta dem mot praktiskt taget alla klasser av neuroner, vilket gör att de specifikt kan aktiveras och tystas av ljus, säger Boyden.

Men det är möjligt, säger Kokel, att forskare kan identifiera andra föreningar än optovin som kan reglera proteinkanalerna som styr neuronernas beteende. Man skulle kunna ha en hel verktygslåda med föreningar som aktiverar olika kanaler, säger han.

Dölj