НЕЙРОТОН, занимательные истории о нервном импульсе (А.Волошин)

НЕЙРОТОН,   ОГЛАВЛЕНИЕ       

Молекулярная биология

Оптогенетика

Оптогенетика — методика исследования работы нервных клеток, основанная на внедрении в их мембрану специальных каналов — опсинов, реагирующих на возбуждение светом. Если на мозг воздействовать светом с определённой длиной волны, то те нейроны, которые имеют такие каналы, будут активироваться или, наоборот, не смогут генерировать потенциалы действия.

Для экспрессии каналов используются методы генной инженерии, для последующей активации либо ингибирования нейронов и нервных сетей используются лазеры, оптоволокно и другая оптическая аппаратура.

На рубеже ХХ века стало очевидно, что именно внедрение методов молекулярной биологии в науку о мозге способно передать в руки учёных давно желанную возможность управлять индивидуальными типами клеток мозга. Вместо неразборчивого электрического тока средством управления стал свет.

Клетки мозга не имеют фоторецепторов, но методами молекулярной биологии можно заставить нужные нам нейроны синтезировать фоточувствительные белки, возбуждающие клетку в ответ на освещение светом с необходимой длиной волны.

Предтечей современной оптогенетики стали работы Бориса Земельмана, собравшего вместе с соавторами вектор, включающий родопсин, аррестин-2 и гетеромерный G-белок дрозофилы. Три этих белка формировали устойчивую, хотя и громоздкую и относительно медленную систему, изменяющую мембранный потенциал клеток в ответ на освещение. Однако настоящее рождение оптогенетики состоялось после клонирования белка каналродопсина-2 (channelrhodopsin-2) из зелёной водоросли Hlamydomonas reinhardtii. Этот белок представляет собой катионный канал, открывающийся при освещении и имеющий пик поглощения на 480 нм.

Преимущество оптогенетических методов перед традиционными электрофизиологическими методами изучения нервных сетей и воздействия на них состоит в возможности высокоселективной активации либо подавления конкретных нейрональных связей.

Если на мозг воздействовать светом с определённой длиной волны, то те нейроны, которые имеют такие каналы, будут активироваться или, наоборот, не смогут генерировать потенциалы действия.

58og.php

ОГЛАВЛЕНИЕ