Udoskonalenie optogenetyki
Niedawno pojawiły się doniesienia o możliwości równoważenia wzbudzenia i hamowania obwodów neuronalnych technikami optogenetycznymi. Jednakże metoda ta jest obecnie ograniczona przez nieliniowe oddziaływania między ulegającymi koekspresji opsynami, białkami wykorzystywanymi to większości badań optogenetycznych. Mimo że optogenetyka rozwija się w kierunku wykorzystania koaktywowanych opsyn do modulowania aktywności neuronów, mechanizmy ich oddziaływania nie zostały zbadane. Uczestnicy finansowanej przez UE inicjatywy COMP-OPTOGEN (Computational optogenetics for the characterization and control of cortical activity) analizowali luki w wiedzy dotyczącej optogenetyki, aby ta technologia stała się użyteczna w precyzyjnie kontrolowanych eksperymentach. Uczestnicy projektu COMP-OPTOGEN użyli modeli in vitro oraz in vivo do badania wpływu koaktywowanych opsyn, odpowiednio w izolowanych neuronach i sieciach. Wykorzystali również modele komputerowe koaktywacji tych białek w pojedynczych komórkach i w obwodach mózgu. Naukowcy dopasowali charakterystykę i kinetykę opsyn do dynamiki i charakterystyki neuronów. Uczestnicy projektu COMP-OPTOGEN badali koekspresję i koaktywację opsyn w populacjach neuronów, aby wyjaśnić współwystępowanie zarówno opsyn pobudzających, jak i hamujących w obrębie pojedynczego neuronu. Dzięki połączeniu modeli obliczeniowych i wyników eksperymentalnych, uczestnicy projektu COMP-OPTOGEN dokonali ważnych odkryć. Po pierwsze, naukowcy odkryli jasny związek między różnicami w oddziaływaniach opsyn a różnicami w typie neuronu. Następnie odkryli możliwość modulowania neuronów przy wykorzystaniu podwójnej aktywacji. Zespół stworzył również protokoły zmiany współczynników pobudliwości grup neuronów bez zaburzania ich charakterystyki pobudliwości. Wyniki te pokazują, że optogenetyka może być wykorzystana do precyzyjnej manipulacji aktywnością neuronów.
Słowa kluczowe
Optogenetyka, aktywność neuronów, mózg, koaktywacja opsyn, COMP-OPTOGEN