Oamenii de știință au controlat de la distanță comportamentul social al șoarecilor cu ajutorul luminii

Cu ajutorul căștilor și a rucsacurilor pe șoareci, oamenii de știință folosesc lumina pentru a activa și dezactiva celulele nervoase din creierul rozătoarelor pentru a cerceta comportamentul social al animalelor, arată un nou studiu.

Aceste experimente de control de la distanță dezvăluie noi informații despre circuitele neuronale care stau la baza interacțiunilor sociale, susținând lucrările anterioare care sugerează că mințile sincronizate sunt mai cooperante, cercetătorii raportează online 10 mai în Nature Neuroscience.

Noile dispozitive se bazează pe optogenetică, o tehnică în care cercetătorii folosesc rafale de lumină pentru a activa sau suprima celulele nervoase ale creierului, sau neuronii, folosind adesea viruși adaptați pentru a modifica genetic celulele astfel încât să răspundă la iluminare (SN: 1/15/10). Oamenii de știință au folosit optogenetica pentru a sonda circuitele neuronale la șoareci și alte animale de laborator pentru a obține informații despre modul în care acestea ar putea funcționa la om (SN: 10/22/19).

Dispozitivele optogenetice alimentează adesea neuronii cu lumină prin cabluri de fibră optică, dar astfel de legături pot interfera cu comportamentele naturale și interacțiunile sociale. Deși oamenii de știință au dezvoltat recent dispozitive optogenetice implantabile fără fir, acestea depind de telecomenzi relativ simple sau de seturi limitate de instrucțiuni preprogramate.

Aceste noi matrici optogenetice complet implantabile pentru șoareci și șobolani pot permite cercetări mai sofisticate. Mai exact, cercetătorii pot ajusta programarea fiecărui dispozitiv în timpul experimentelor, „astfel încât să puteți ținti ceea ce face un animal într-un mod mult mai complex”, spune Genia Kozorovitskiy, neurobiolog la Universitatea Northwestern din Evanston, Ill.

Aceste dispozitive montate pe cap și pe spate nu au baterii, fiind alimentate fără fir de aceleași unde radio de înaltă frecvență folosite pentru a controla de la distanță intensitatea, durata și sincronizarea impulsurilor de lumină. Prototipurile permit, de asemenea, oamenilor de știință să controleze simultan patru circuite neuronale diferite la un animal, datorită LED-urilor care emit patru nuanțe – albastru, verde, galben și roșu – în loc de una singură.

În experimentele cu șoareci, Kozorovitskiy și colegii săi au folosit dispozitivele pentru a viza cortexul prefrontal, o parte a creierului legată de luarea deciziilor și de alte comportamente complexe. Atunci când echipa a livrat modele similare de stimulare neuronală în această zonă la perechi sau trio-uri de șoareci, rozătoarele au îngrijit și au mirosit mai des companionii cu care neuronii lor erau sincronizați decât cei cu care nu erau sincronizați. Descoperirile susțin cercetările anterioare care sugerează că acest tip de sincronizare între minți poate stimula comportamentul social, „în special interacțiunile cooperative”, spune Kozorovitskiy.

Tehnologia wireless disponibilă pe scară largă utilizată în această lucrare, aceeași utilizată acum în plata fără contact cu carduri de credit, ar putea permite adoptarea pe scară largă în comunitatea de neuroștiință „fără hardware specializat extins”, spune neurotehnologul Philipp Gutruf de la Universitatea din Arizona din Tucson, care nu a participat la această cercetare. Acest lucru „înseamnă că am putea vedea aceste dispozitive în multe laboratoare în viitorul apropiat, permițând noi descoperiri”. Perspectivele dobândite asupra sistemului nervos în urma unor astfel de cercetări, spune el, ar putea, la rândul lor, „să informeze asupra unor diagnostice și terapii mai bune la om”.