Nöronal (Sinirsel) faaliyetleri daha önce görülmemiş bir spesifitede gözlemlemek ve hatta manipüle etmek
Sinirbilim alanındaki en büyük zorluklardan biri, nöronal bağlantılar ve iletişimin davranışımızı nasıl tetiklediğini anlamaktır. Bu sebeple, Max Planck Florida Institute for Neuroscience (MPFI) ‘dan bir grup araştırmacı nöronları tanımlamak ve kontrol etmek için yeni bir araç geliştirdiler.
Nöronların biyofiziksel, moleküler ve hücresel etkileşimlerini bugüne kadarki araştırmalar ile önemli bir şekilde anlamış durumdayız. Ancak bu etkileşimler ile dışa dönük davranışları doğrudan ilişkilendirmek, bilimin sürekli sorun yaşadığı alanlardan biriydi. “Cal-Light” olarak adlandırılan bu yeni teknik ile davranışları ve altta yatan sinirsel faaliyetleri daha önce görülmemiş bir spesifitede gözlemlemek ve hatta manipüle etmek imkanı doğuyor. Araştırmacılar, bu yöntemle nöronal aktivite ve davranış arasındaki ilişkinin belirlenmesini sağlayabildiklerini bildiriyorlar.
Araştırma Grubunun Lideri olan Ph.D Hyungbae Kwon, “Nöronların biyofiziksel özellikleri oldukça iyi biliniyor, bilmediğimiz şey bu bağlantıların ve iletişimlerin davranışlarımızı nasıl tetiklediğidir” demektedir.
Nöronal aktiviteyi izlemenin yeni bir yolu
Şimdiye kadar, gerçek zamanlı olarak nöronal aktiviteyi izlemek isteyen araştırmacılar sıklıkla kalsiyum görüntüleme adlı bir teknik kullanırdı. Bu yeni teknik ise aktif ateşleme yapan nöronların yoğun bir kalsiyum akınına uğraması gerçeğinden yararlanmaktadır. Kalsiyum iyonlarını floresan boya ile işaretlemek onları gerçek zamanlı olarak izlemeyi kolaylaştırmakta, ancak bunu kalsiyumu spesifik olarak nöronlara bağlamadan gerçekleştirmektedir.
Cal-Light tekniğinin etkili olduğunu göstermek için Dr. Kwon’un grubu ilk olarak hücre kültüründe, daha sonra da canlı bir denek faresinde yöntemi test ettiler. Modelde, denek fare ödül kazanabilmek amacıyla kendisine verilen bir uyarıya yanıt olarak düzeneğin kolunu itmesiyle farenin motor korteksini tetiklediler. Böylece bir nöron popülasyonunu tanımlamak, etiketlemek ve manipüle etmek için bu tekniği kullandılar. İlgili nöronları belirlendikten ve etiketlendirdikten sonra, ilgili nöron gruplarının optogenetik olarak inhibe edilmesi (engellenmesi) sırasında da denek uyarıldı. Hücreler inhibe edilmiş (engellenmiş ) olduğundan fare de kola bastırmadı ve bu bulgu da hücrelerin aktivitesinin farenin davranışını gerçekleştirmesi için gerekli olduğunu gösterdi.
Dr. Kwon’a göre, yeni geliştirilen bu teknik, spesifik faaliyetleri kontrol eden nöronları etiketleyerek ve onları kontrol etme araçları sağlayarak sinir bilimindeki karmaşık soruları yanıtlamakta benzeri görülmemiş bir fırsat sunmaktadır.
Kaynak: A calcium- and light-gated switch to induce gene expression in activated neurons. Dongmin Lee, Jung Ho Hyun, Kanghoon Jung, Patrick Hannan, Hyung-Bae Kwon. Nature Biotechnology, 2017; DOI: 10.1038/nbt.3902
