Нейроны (клетки мозга) обрабатывают информацию и контролируют поведение, посылая сигналы другим нейронам, клеткам, высвобождающим гормоны, и мышцам. Более полное понимание нейронального контроля поведения ускорило бы разработку методов лечения неврологических и психических расстройств.Один из способов, которым исследователи пытались понять нейронный контроль поведения, — это оптогенетика, метод, который использует светочувствительные белки для управления нейрональной активностью в живой ткани. В оптогенетике нейроны генетически модифицируются для экспрессии светочувствительных ионных каналов (белков, проводящих электричество), так что воздействие света можно использовать для активации или подавления электрической активности.
«Существует множество полезных оптогенетических инструментов для стимуляции нервной активности, но не так много эффективных ингибиторов», — пояснил доцент Адам Кларидж-Чанг, возглавлявший исследование в Медицинской школе Duke-NUS (Duke-NUS) и Институте молекулярных и молекулярных исследований A * STAR. Клеточная биология (IMCB).Способность подавлять нейронные цепи дает исследователям возможность определять важность конкретной цепи в определении поведения. В связи с этим ассистент профессора Кларидж-Чанг с доктором Фарханом Мохаммадом и другими коллегами исследовали использование родопсинов с анионными каналами (ACR) из вида водорослей (Guillardia theta) для подавления нервной активности.
Читая статью, в которой впервые были описаны ACR, доктор Мохаммад понял, что ACR проводят больше тока по сравнению с другими инструментами. «Они быстро реагируют, им для срабатывания требуется низкая интенсивность света, поэтому они казались идеальными для подавления активности мозга в экспериментах по поведению мух», — сказал доктор Мохаммад, научный сотрудник группы Claridge-Chang.Группа генетически модифицировала мух для экспрессии ACR и подвергала этих животных воздействию света разного цвета и интенсивности.
В одном из экспериментов срабатывание ACR парализовало лазающих мух, заставляя их резко падать. В другом случае освещение ACR в чувствительных к сладкому клетках животных приводило к тому, что мухи избегали зеленого света, как будто они избегали подавления сладкого вкуса. На клеточном уровне легкое срабатывание ACR вызывает резкое снижение электрической активности.Работа, проведенная в Duke-NUS и IMCB A * STAR, показала, что ACR являются высокоэффективными оптогенетическими инструментами для ингибирования поведенческих цепей.
«Поскольку они так же мощны, как и существующие методы, но намного быстрее и проще в использовании, исследовательское сообщество дрозофилы проявило огромный интерес к их применению», — сообщил ассистент профессор Кларидж-Чанг из Duke-NUS Neuroscience and Behavioral Disorders. Программа. «Они делают тестирование схем, необходимых для определенного поведения, столь же удобным, как и проверку достаточности».«Пониманию любой системы в значительной степени помогает возможность удалить компоненты из этой системы и изучить результирующее поведение», — пояснил ассистент профессор Кларидж-Чанг. «ACR являются седьмым поколением оптогенетических ингибиторов, но первыми, которые надежно подавляют нейронную активность дрозофилы.
Хотя наше исследование только что опубликовано, этот новый метод уже становится ключевым инструментом для анализа поведения».