Manipulálás és mérés egyszerre
Két, már meglévő módszert kombinált egy nemzetközi kutatócsoport. Így jobban megérthető, hogy miként kommunikálnak az agysejtek és az agyterületek egymással az állatokban, ami új lehetőségeket alapozhat meg az emberi agy betegségeinek és problémáinak a kezelésében.
Minden gondolat, mozdulat és emlék milliárdnyi neuronon keresztül áramló elektromos aktivitás mintázataiból születik az agyban. Ennek az összetett nyelvnek a dekódolásához a kutatóknak több ezer egyedi neuron viselkedését kell pontosan meghatározniuk és manipulálniuk, hogy megértsék a szerepüket. Ezeknek az adatoknak a megszerzése azonban kényes és igen nehéz feladat.
Korábban kétféle eszközt alkalmaztak erre, amelyek önmagukban ugyan rengeteg hasznos adatot szolgáltattak, azonban nem lehetett őket együtt használni. Az egyik, régebbi módszer az elektrofiziológia, amely elektródákon keresztül olvassa a sejtek elektromos jeleit, míg a jóval fiatalabb tudományág, az optogenetika olyan neuronokat tervez, amelyek fényre reagálnak, így kapcsolókként vezérelhetők. Az ideális az lett volna, ha egyszerre használják ezt a kétféle módszert, azonban a neuronok vezérléséhez szükséges fény nehezen jutott el az agy mélyebb részeibe, zavarta az elektromos méréseket, és akár hőt is termelhetett.
Ezen a területen értek el áttörést a University College London és a seattle-i Allen Intézet kutatói, Neuropixels Opto elnevezésű eszközükkel. Nem az agyban generálják a fényt (amivel a hőprobléma kezdődik), hanem külső lézerekből vezetik be mikroszkopikus „fénycsatornákon” keresztül a hajszálnál is vékonyabb szondába. Ebből a fény oldalirányban lép ki, így kevésbé zavarja az elektródákat. A kutatók két színt használtak, kéket és vöröset, amelyekkel akár két különböző idegsejt-populációt is vezérelhettek egymástól függetlenül, ugyanabban a kísérletben.
A szondát egereken próbálták ki. Miután a szonda rendkívül vékony, viszonylag kis sérülést okoz, amikor az agyszövetbe vezetik. Az egéragy neuronjai nagyon rövid elektromos impulzusokat küldenek egymásnak; a szilíciumból készült szonda ezeket érzékeli és méri a teljes hosszán található közel ezer apró mérőponttal. Van rajta még 28 mikroszkopikus nyílás is, a szondába vezetett lézerfény ezeken keresztül lép ki az agyszövetbe. Ezzel a fénnyel tudják utasítani a kutatók a kiválasztott neuronokat, hogy aktiválódjanak vagy hallgassanak el.
A módszer lényege tehát az, hogy a mérést és a manipulációt egyszerre, ugyanabban az állatban, ugyanabban a pillanatban tudják elvégezni. Az eszköz nemcsak azt mutatja meg, hogy mi történik az agyban, hanem azt is segít kideríteni, mi okozza azt, ami történik. Ezzel új lehetőséget ad az agyi hálózatok működésének feltárására, bár azt a kutatók is hangsúlyozzák, hogy e kísérletük még csak alapkutatás, ami segíthet megérteni, hogyan működnek az idegi áramkörök, és hogyan romlanak el betegségek esetén.
