اپتوژنتیک: کنترل نورون ها با فوتون ها

یک حوزه پیشرفته علوم اعصاب از نور برای درک نحوه کار مغز و ایجاد ابزارهای جدید برای درمان بیماری استفاده می کند.

اپتوژنتیک: کنترل نورون ها با فوتون ها

دو هزار سال پیش ، مصریان باستان می دانستند که ضربات الکتریکی ماهی اژدر ، وارد شده به بدن ، می تواند تسکین دهنده درد باشد. دویست سال پیش ، پزشکان فهمیدند که تحریک الکتریکی ستون فقرات قورباغه می تواند انقباض عضلانی را کنترل کند. امروزه ، الکتروتراپی زمینه های بسیاری از درمان ها ، از ضربان ساز قلب گرفته تا کنترل درد است.

اما مدت ها است که علوم اعصاب منتظر ابزار دقیق تری برای کنترل انواع خاصی از سلول های عصبی هستند. رویکردهای تحریک الکتریکی (تحریک الکترونیکی) یک منطقه بزرگ را بدون کنترل دقیق فضایی تحریک می کند و نمی تواند بین سلولهای مختلف تفاوت قائل شود. تحریک الکترونیکی همچنین می تواند باعث گرم شدن حرارتی ناخواسته بافت و سایر اثرات انگلی شود. داروها یک گزینه قدرتمند برای ایجاد توالی عصبی مشابه هستند ، اما برای استفاده در مغز دقیق نیستند و بسیار کندتر از مکانیسم های طبیعی مغز هستند.

در دهه 1980 ، برنده جایزه نوبل ، فرانسیس کریک ، به دلیل توانایی آن در تأمین پالس های زمان دار با دقت زمانی میلی ثانیه ، اظهار داشت که نور ممکن است مواد مناسبی برای کنترل نورون ها در انواع مختلف داشته باشد. با این حال ، نور فقط به چند صد میکرون به سطح مغز نفوذ می کند ، بدون اینکه روی سیگنالینگ تأثیر بگذارد ، پراکنده می شود. چالش این بود: چگونه می توانیم مغز را وادار کنیم که به نور پاسخ دهد؟ این سوال باعث ایجاد زمینه اپتوژنتیک و ایده در حال جایگزینی تحریک الکتریکی با ترکیبی از اپتیک و اصلاح ژنتیکی شد.