اپتوژنتيك: كنترل سلول هاي زنده با استفاده از نور

Optogenetics: control of living cells by light

يكي از چالش هاي بزرگ در علوم اعصاب دانستن اين است كه چطور رفتارهاي خاص مانند غذا خوردن، خشم، شناخت و حركت از فعاليت و برهم كنش سلول هاي منفرد در شبكه هاي عصبي ناشي مي‌شوند. دستكاري هاي ژنتيكي، فارماكولوژيكي و يا تخريب و آسيب به يك ناحيه مغزي براي بررسي پاسخ شبكه عصبي در زمان انجام يك رفتار بكار گرفته مي‌شوند. اين روشها فاقد دقت زماني در سيگنالينك و كدگذاري عصبي هستند. با استفاده از اپتوژنتيك محققين مي‌توانند فعاليت نوع خاصي از سلولها و مسيرهاي عصبي را با دقت و سرعت بالا كنترل كنند كه فقط با استفاده از نور قابل انجام است. اين تكنيك انقلابي را در حوزه علوم اعصاب ايجاد كرده است و يك راه جديد را فراهم آورده است تا نقش هر يك از مدارهاي عصبي مورد بررسي قرار گيرد. در اين اينجا ما شرح حالي از اين فناوري را خواهيم گفت و بطور مختصر در رابطه با اپسينهاي مورد استفاده در اپتوژنتيك و مطالعاتي كه در محيط درون تن شبكه هاي عصبي مختلف را مورد بررسي قرارداده اند را مرور خواهيم كرد.

Finding how certain behavior such as food consumption, aggression, cognition and movement arise from the interactions of individual cells in the neural circuits is a major challenge in neuroscience. Genetically, pharmacologically or lesioning manipulations have been used to investigate the response of neural network during a behavioral task. However, these approaches lack temporal precision on the timescale of neural coding and signaling. Using optogenetics researchers can control and manipulate the activity of specific cell types and projections with the speed and precision uniquely applicable by light. Optogenetics has revolutionized the field of neuroscience, and has enabled researchers to investigate the causal roles of specific neural circuit components. Here, in this review we consider the current state of this technology and provide a brief introduction of different opsins used in optogenetics and applying optogenetics in vivo to investigate function of different neural networks.