Megbuherálták a legyek agyát

Házi légy

Amerikai kutatóknak sikerült lézersugár segítségével úgy módosítaniuk a legyek viselkedését, hogy azok bármilyen közeli tárgynak, például egy viaszgolyónak is udvarolni kezdtek.

A Howard Hughes Orvosi Intézet kutatói Barry Dickinson vezetésével sikerrel tudták szabályozni egy légy viselkedését egy új eljárás, a termogenetika segítségével. Ebben az eljárásban a kutatók a lézersugár hőjét használják arra, hogy távolról aktiválják az agyi neuronokat. A kutatók az úgynevezett Fly Mind-Altering Device (FlyMAD - légy tudatmódosító eszköz) segítségével képesek voltak összetett udvarlási viselkedést kiváltani a kísérleti légyből, amely reménytelenül beleszeretett egy viaszgolyóba.

Az eljárás hasonló a korábban kifejlesztett módszerhez, az optogenetikához, ahol fénysugarak segítségével lehet aktiválni a kiválasztott neuronokat. Ezzel az eljárással korábban egerek viselkedését módosították.

Házi légy Forrás: Wikimedia Commons (Muhammad Mahdi Karim)

Az optogenetikához száloptikai kábeleket kell az egerek koponyájába építeni, hogy aktiválni lehessen a genetikailag módosított neuronokat. Ez értelemszerűen megvalósíthatatlan olyan kis méretű agynál, amilyen a legyeknél. A termogenetikánál azonban nem kell semmit beépíteni a kísérleti állatba. Elég infravörös lézerrel megvilágítani a legyek fejét, hogy hasonló eredményt érjenek el, mint az egereknél.

A kutatók korábban úgy módosították a legyek viselkedését, hogy hőre aktiválódó fehérjét (TRPA1) juttattak be bizonyos reakciókkal kapcsolatos neuronokba. Amikor az így módosított legyeket meleg dobozba rakták, aktiválódtak a célneuronok, és kiváltották a kívánt viselkedést.

Ez az eljárás azonban meglehetősen lassú volt, akár egy perc is eltelhetett addig, amíg a legyek az elvárt viselkedést mutatták. A FlyMAD sokkal gyorsabb. A videokamerával vezérelt lézer pillanatok alatt felmelegíti a légy fejét, és aktiválja a megfelelő neuronokat.

Egyik kísérletben a kutatók a légy párzási viselkedését aktiváló neuronokat módosították a TRPA1 fehérjével. A lézersugár bekapcsolása után a légy hevesen elkezdett udvarolni a táljában elhelyezett viaszgolyónak. Körözött körülötte és a szárnyát rezgette. Az udvarlási viselkedés még 15 perccel a lézer kikapcsolása után is folytatódott, ami arra utal, hogy a hő tartós, összetett viselkedési állapotot idézett elő. (A kísérletről készült videó itt nézhető meg.)

Egy másik kísérletben a kutatók a lézersugárral azonnali hátrafelé menetre kényszerítették a legyeket úgy, hogy az izomműködés vezérlésével kapcsolatos neuronokba juttattak TRPA1 fehérjét.

Noha az eredményekről beszámoló cikk, amely majd a Nature-ben jelenik meg, még szakmai véleményezésre vár, néhány idegkutató már most úgy üdvözölte a termogenetikát (amelyről egy konferencián számolt be Dickson), mint amely felválthatja a jelenlegi nehézkesebb optogenetikai eljárásokat, és hozzájárulhat az agyműködés alaposabb megismeréséhez.