Optogenetik Beyin İmplantıyla Fare Davranışlarının Kontrolü Sağlandı

Kablosuz Optogenetik Beyin İmplantıyla Fare Davranışlarının Kontrolü Sağlandı

Northwestern Üniversitesi’nden bilim insanları, yeni optogenetik implant sayesinde farelerin beynini uzaktan kontrol ederek, ilk kez sosyal etkileşimlerini yeniden programlamayı başardı. Bilim insanları optogenetikle felçten, körlüğe kadar birçok hastalığı tedavi etmeyi amaçlıyor.

Optogenetik esas olarak bazı hücrelerin içerdikleri proteinden dolayı, ışığa daha duyarlı olmasına dayanıyor. Bu sayede yeni hücrelere gen ilave edilerek, ışıkla davranışlarının değişimi amaçlanıyor. Northwestern Üniversitesi’nden bilim insanları ışığa duyarlı alglerden alınan genlerle değiştirilmiş nöronları farelere ekledi. Böylece yeni geliştirilen beyin implantını verimli bir şekilde kullanma imkanı doğdu.

Yeni implant türünün ilk örneği ve kablosuz çalışıyor. NFC(near field communication) teknolojisiyle çalışan implant sadece yarım mm kalınlığında beyin derisine tutturuluyor. Çok esnek ve ince filamenter led ışıklı bir prop beyin altına doğru bir girinti yapıyor. Araştırmacılar bu sayede ışığı beynin içine doğru yönlendirerek, NFC ile kablosuz olarak bilgisayar yardımıyla kontrol edebiliyor.

“Daha önceki teknolojilerde hayvanlara kablolar bağlı olduğundan, birden çok hayvanı gözlemlemek mümkün değildi. Kablolar koptuğunda ya da hayvanlar dolandığında bağlantı kopabiliyordu. Daha gerçekçi ortamlarda kompleks hayvan davranışını gözlemlemek için, kablolardan bağımsız bu inovatif teknolojiye ihtiyaç duyduk,” diyor deneyin tasarımcısı nörobiyolog Yevgenia Kozorovitskiy.

Bilim insanları bu yeni teknolojiyi farelerin normal davranış sergileyebildiği deneylere adapte ederek, hayvan grupları arasındaki ilk optogenetik çalışmayı mümkün kıldı. Araştırmacılar bir kafes içinde birbirine yakın olan farelerin beyninin ilgili bölgesini aktive ederek nöronlarını stimüle etti. Stimüle edilen farelerin birbiriyle olan sosyal etkileşim süresi ve frekansı arttı. Stimülasyon kapatıldığında ise ilişkileri eski haline döndü. Ayrıca bilim insanları fare çiftlerini ayrı ayrı seçerek etkileşimlerini arttırabildi. 

“Bunun gerçekten işe yarayacağını düşünmemiştik. Bilgimiz dahilinde bu çalışma, uzun süredir sosyal davranışlar arasındaki nöral senkronizasyona dair ilk direkt değerlendirme oluyor,” diyor Kozorovitskiy. Optogenetik, genetik olarak modifiye nöronlar içerdiğinden henüz insanlar için onaylanmadı. Yine de bu araştırma farelerdeki nöronlar arasındaki bağlantıyı çalışmada ve farklı uyaranlar karşısında nörotransmitter salınımına dair yeni bir çalışma yolu sunuyor. Bu araştırmayla hayvanlar arasındaki sosyal hiyerarşilerin nasıl kurulduğu incelenebilir. Araştırmacılar bu implant teknolojisinin gelecekteki araştırmalarda yeni bir sayfa açtığını düşünüyor.