🧠💡 اگر بتوانیم یک نورون را با نور روشن و خاموش کنیم، چه چیزی درباره مغز خواهیم فهمید؟

نوبل فیزیولوژی یا پزشکی ۲۰۲۶ به Karl Deisseroth، Peter Hegemann و Georg Nagel برای کشفیاتشان درباره light-gated ion channels و optogenetics اهدا شد؛ فناوری‌ای که نگاه ما به رابطه‌ی بین neuronal activity و behavior را تغییر داد.

اما داستان از مغز شروع نشد؛ از یک جلبک تک‌سلولی شروع شد. 🌱 Hegemann و Nagel در Chlamydomonas پروتئین‌هایی حساس به نور به نام channelrhodopsins پیدا کردند. این پروتئین‌ها با دریافت نور آبی باز می‌شوند و اجازه می‌دهند یون‌های باردار وارد سلول شوند؛ در نتیجه یک سیگنال الکتریکی ایجاد می‌شود.

اینجا Deisseroth وارد داستان شد و با وارد کردن ژن channelrhodopsin به نورون‌ها، نورون را به یک سلول light-sensitive تبدیل کرد. حالا با تاباندن نور می‌توانست مستقیماً فعالیت الکتریکی آن نورون را کنترل کند.

و این یعنی یک تغییر اساسی در neuroscience:

قبلاً می‌توانستیم ببینیم کدام نورون‌ها هنگام یک رفتار فعال می‌شوند؛ اما این لزوماً به معنی رابطه‌ی علّی نبود.

Optogenetics
اجازه داد سؤال دقیق‌تری بپرسیم:

اگر همین جمعیت نورونی را فعال کنیم، آیا رفتار ایجاد می‌شود؟

و برعکس:

اگر فعالیت آنها را مهار کنیم، آیا رفتار، احساس یا حافظه تغییر می‌کند؟

اینجا مفهوم causality وارد می‌شود.

با ترکیب genetic targeting و کنترل نوری، پژوهشگران می‌توانند فعالیت جمعیت‌های مشخصی از نورون‌ها را با دقت زمانی بالا دستکاری کنند و نقش آنها را در مدارهای عصبی بررسی کنند.

این روش به مطالعه‌ی مدارهای درگیر در memory، fear، reward، emotion و behavior کمک کرده و برای بررسی مکانیسم‌های اختلالاتی مانند epilepsy، addiction و neuropsychiatric disorders نیز اهمیت پیدا کرده است.

حتی مرز بین basic neuroscience و clinical research هم در حال کمرنگ شدن است؛ برای مثال، optogenetic vision restoration در برخی بیماران مبتلا به بیماری‌های شبکیه مورد مطالعه قرار گرفته است.

اما شاید جذاب‌ترین بخش این جایزه این باشد که مسیر کشف آن از یک سؤال ساده درباره‌ی حرکت یک جلبک آغاز شد و به یک ابزار قدرتمند برای مطالعه‌ی causal relationships in neural circuits رسید:

Light → Ion channel → Membrane potential → Neuronal firing → Neural circuit → Behavior

یک پروتئین حساس به نور در یک جلبک، حالا به ما کمک می‌کند بفهمیم کدام سلول‌ها، در کدام مدارها، در چه زمانی، چه نقشی در شکل‌گیری رفتار و حتی حافظه دارند.

و شاید این تازه آغاز راه برای ساختن یک functional map of the brain باشد. 🧠

https://t.me/TbzMed_BC