Neuromokslininkai smegenų funkcijas tradiciškai tyrė stimuliuodami elektrodais ir registruodami konkrečios (dominančios) nervinės ląstelės veiklą. Tačiau šis metodas yra ne itin tikslus ir labai sunkina specifinių neuronų analizę. Kylanti nauja mokslo šaka – optogenetika derina genų inžineriją ir optiką. Naujieji metodai leidžia stebėti ir kontroliuoti neuronų grupes, taip pat išsamiai nagrinėti atskiras nervines grandines. Dar daug kas turi būti atrasta, tačiau optogenetikai numatoma šviesi ateitis.

1937 m. žymus Oksfordo universiteto neuromokslininkas seras Čarlzas Skotas Šeringtonas (Charles Scott Sherrington) išdėstė principą, kuris vėliau tapo klasikiniu smegenų veiklos modeliu. Jis įsivaizdavo šviesos taškelius, rodančius neuronų ir jų jungčių aktyvumą. Mokslininko nuomone, gilaus miego metu žybsi tik keletas atskirų dalių, suteikiančių smegenims žvaigždėto nakties dangaus vaizdą. Bundant, anot Šeringtono, jos primena „Paukščių Taką, pradedantį kosminį šokį“. „Staiga mūsų smegenys tampa kerinčiomis audimo staklėmis, kur milijonai šaudyklių audžia nuolat kintančius raštus, visada prasmingus, tačiau vis besimainančius, kintantį harmoningą atskirų mažesnių struktūrų darinį.“

Tikriausiai tuo metu Šeringtonas nė neįsivaizdavo, kad jo poetiška metafora reiškia svarbią mokslinę idėją: kad vidiniai smegenų veiksmai gali būti matomi. Supratimas, kaip neuronai veikia kartu generuodami mintis ir elgseną, tebėra viena iš sudėtingiausių neišspręstų šiuolaikinės biologijos problemų. Taip yra daugiausia dėl to, kad mokslininkai vis dar negali matyti visos aktyvių neuronų grandinės. Standartiniai metodai, elektrodais tiriant vieną ar kelis neuronus, atskleidžia tik mažą didelės dėlionės fragmentą, dar trūksta per daug detalių, kad būtų galima suprasti, kas vaizduojama paveikslėlyje. Atsiradus galimybei stebėti neuronų sąveikas, būtų galima nustatyti, kaip išsidėstę jų ryšiai ir kaip jie funkcionuoja. Ši viliojanti perspektyva įkvėpė neuromokslininkus pamėginti realizuoti Šeringtono viziją.

Pastangos davė pradžią naujai mokslo sričiai, vadinamai optogenetika. Optogenetikos uždavinys – susieti genų inžinerijos bei optikos metodus taip, kad būtų galima tirti specifines ląstelių rūšis. Tyrėjams jau pavyko vizualizuoti įvairių neuronų grupių funkcijas. Be to, šie metodai jau leido jiems kontroliuoti neuronus per atstumą – paprasčiausiai junginėjant šviesos jungiklį. Šie pasiekimai leidžia tikėti, kad vieną dieną optogenetika padės neuromokslininkams atskleisti neuronų ryšių paslaptis ir gal net leis gydytojams įveikti tam tikrus sveikatos sutrikimus.

Daugiau skaitykite gruodžio mėnesio numeryje

Komentarai (1)