Du har kanskje aldri sett en sebrafisk personlig. Men ta en titt på sebrafisken i den korte videoen over, så får du se noe som tidligere var ukjent for vitenskapen: en visuell fremstilling av en tanke som beveger seg gjennom en levende skapnings hjerne.
En gruppe forskere fra Japans National Institute of Genetics kunngjorde den overveldende bragden i en artikkel publisert i dag i Current Biology . Ved å sette inn et gen i en sebrafisklarver - ofte brukt i forskning fordi hele kroppen er gjennomsiktig - og ved hjelp av sonde som oppdager florescens, klarte de å fange fiskens mentale reaksjon på et svømmende paramecium i sanntid.
Nøkkelen til teknologien er et spesielt gen kjent som GCaMP som reagerer på tilstedeværelsen av kalsiumioner ved å øke i florescens. Siden nevronaktivitet i hjernen involverer raske økninger i konsentrasjoner av kalsiumioner, forårsaker innsetting av genet de spesielle områdene i en sebrafisk hjerne som aktiveres til å gløde lyst. Ved å bruke en sensor som er følsom for florescens, var forskerne i stand til å overvåke plasseringen av fiskens hjerne som ble aktivert på et gitt tidspunkt - og dermed fange fiskens tanker når den "svømte" rundt hjernen.
Sebrafiskembryoer og -larver brukes ofte i forskning fordi de stort sett er gjennomskinnelige. Bilde via Wikimedia Commons / Adam Amsterdam
Den spesielle tanken fanget i videoen over skjedde etter at et paramecium (en encellet organisme som fisken anser som en matkilde) ble sluppet ut i fiskens miljø. Forskerne vet at tanken er fiskens direkte respons på det bevegelige paramecium fordi de som en første del av eksperimentet identifiserte de spesielle nevronene i fiskens hjerne som reagerer på bevegelse og retning.
De kartla de individuelle nevronene som var ansvarlige for denne oppgaven ved å få fisken til å visuelt følge et prikkbevegelse over en skjerm og spore hvilke nevroner som ble aktivert. Senere, når de gjorde det samme for fisken da det så på det svømende paramecium, tente de samme områdene i hjernen, og aktiviteten beveget seg over disse områdene på samme måte som de mentale kartene forutslo som et resultat av parameciumets retningsbevegelse. . Når for eksempel parameciumet beveget seg fra høyre til venstre, beveget nevronaktiviteten seg fra venstre til høyre, på grunn av måten hjernens visuelle kart blir reversert sammenlignet med synsfeltet.
Dette er ikke første gang GCaMP blir satt inn i en sebrafisk for avbildningsformål, men det er første gang at bildene er tatt som en sanntidsvideo, snarere enn et statisk bilde etter det. Forskerne oppnådde dette ved å utvikle en forbedret versjon av GCaMP som er mer følsom for endringer i kalsiumionkonsentrasjon og gir fra seg større nivåer av florescens.
Utførelsen er tydeligvis et under i seg selv, men forskerne som er involvert ser at det fører til en rekke praktiske anvendelser. Hvis forskere for eksempel hadde muligheten til å raskt kartlegge deler av hjernen som er påvirket av et kjemikalie som vurderes som et medikament, kunne nye og effektive psykiatriske medisiner lettere utvikles.
De ser også for seg at det åpner døren for en rekke enda mer fantastiske - og kanskje litt urovekkende (som tross alt egentlig vil at tankene skal lese?) - tanketenkende applikasjoner. "I fremtiden kan vi tolke et dyrs oppførsel, inkludert læring og hukommelse, frykt, glede eller sinne, basert på aktiviteten til spesielle kombinasjoner av nevroner, " sa Koichi Kawakami, en av avisens medforfattere.
Det er helt klart litt tid borte, men denne forskningen viser at konseptet med å lese et dyrs tanker ved å analysere dets mentale aktivitet kan bevege seg utover science fiction for å komme inn i riket til virkelighetsvitenskapelige applikasjoner.
