Это – амбициозный вопрос, на который доктор Квон и его лаборатория намереваются отвечать, смотря на мозг совершенно новым способом. В исследовании, опубликованном в журнале Nature Biotechnology in June 2017, Донгмине Ли, докторе философии и Юнге Хо Хюне, доктор философии, постдокторские исследователи в Kwon Lab, описывает новый инструмент, который они разработали, чтобы определить и управлять нейронами. Новая техника, названная Кальцием и Вызванным Светом Генным Набором инструментов Обработки или «Cal-светом», позволяет исследователям наблюдать и управлять нервными действиями, лежащими в основе поведения с never-seen спецификой, надо надеяться позволяя исследователям определить причинную связь между нейронной деятельностью и поведением.
Вплоть до сих пор исследователи, которые хотели наблюдать нейронную деятельность в режиме реального времени часто, использовали технику, названную отображением кальция. Техника использует в своих интересах то, что активно нейроны увольнения получают приток кальция.
Маркировка ионов кальция с флуоресцентной краской облегчает наблюдать, что они стреляют в режиме реального времени, но это не связывает их с определенным нейронным населением.Основываясь на традиционном отображении кальция и недавних optogenetic методах для управления нейронной деятельностью, Cal-легкая система связывает флуоресцентную экспрессию гена и с деятельностью и со светом. Нейроны будут только флюоресцировать, если они будут стрелять, и исследователь проливает специальный свет на них. Если исследователь выключит свет, нейроны прекратят флюоресцировать, значительно увеличивая отношение сигнал-шум и временно специфику.
Как только исследователи определяют население клеток, вовлеченных в конкретную деятельность, используя Cal-свет, они могут использовать оптогенетику, чтобы управлять теми клетками. Это позволяет им анализировать поведения невероятно точным способом и возможно даже помогать развивать доказательства причинно-следственных связей.Чтобы показать, что Cal-легкая техника эффективная, группа доктора Квона проверила ее сначала в клеточной культуре, и затем в естественных условиях в модели мыши. В модели команда использовала технику, чтобы определить, маркировать, и управлять населением нейронов в двигательной зоне коры головного мозга, которая стреляла, когда мышь толкнула рычаг получать вознаграждение в ответ на стимул.
Как только нейроны интереса были определены и маркированы, его команда представила стимул для мыши, optogenetically запрещая группу нейронов. Когда клетки были запрещены, мышь больше не нажимала рычаг, демонстрируя, что деятельность этих клеток была необходима для мыши, чтобы выполнить поведение.Эта недавно развитая техника обеспечивает беспрецедентную возможность, маркируя нейроны, которые управляют определенными действиями и обеспечением средств управления ими.
По словам доктора Квона, «Cal-легкая техника предлагает возможность анализировать нервные схемы, лежащие в основе сложных поведений, сенсации и познания, и вводит новый способ приблизиться к сложным вопросам в нейробиологии».