Być może nigdy nie widziałeś osobno danio pręgowanego. Ale spójrz na danio pręgowanego w krótkim filmie powyżej, a zobaczysz coś wcześniej nieznanego nauce: wizualną reprezentację myśli poruszającej się przez mózg żywego stworzenia.
Grupa naukowców z japońskiego Narodowego Instytutu Genetyki ogłosiła zadziwiające osiągnięcie w artykule opublikowanym dzisiaj w Current Biology . Wstawiając gen do larw danio pręgowanego - często używanego w badaniach, ponieważ całe jego ciało jest przezroczyste - i wykorzystując sondę wykrywającą fluorescencję, byli w stanie uchwycić w czasie rzeczywistym reakcję umysłową ryby na pływające pantofle.
Kluczem do tej technologii jest specjalny gen znany jako GCaMP, który reaguje na obecność jonów wapnia poprzez wzrost fluorescencji. Ponieważ aktywność neuronów w mózgu wiąże się z szybkim wzrostem stężenia jonów wapnia, wstawienie genu powoduje, że poszczególne obszary w mózgu danio pręgowanego aktywowane są jasno. Używając sondy wrażliwej na fluorescencję, naukowcy byli w stanie monitorować umiejscowienie mózgu ryby, które zostały aktywowane w danym momencie - i w ten sposób uchwycić myśl ryby, która „płynęła” wokół mózgu.
Zarodki danio pręgowanego i larwy są często wykorzystywane w badaniach, ponieważ są w dużej mierze półprzezroczyste. Zdjęcie za pośrednictwem Wikimedia Commons / Adam Amsterdam
Szczególna myśl uchwycona na powyższym filmie pojawiła się po uwolnieniu pantoflowca (jednokomórkowego organizmu, który ryba uważa za źródło pożywienia) do środowiska ryb. Naukowcy wiedzą, że ta myśl jest bezpośrednią reakcją ryby na poruszający się pantofelek, ponieważ w początkowej części eksperymentu zidentyfikowali określone neurony w mózgu ryby, które reagują na ruch i kierunek.
Mapowali poszczególne neurony odpowiedzialne za to zadanie, nakłaniając ryby do wizualnego śledzenia ruchu kropki na ekranie i śledzenia, które neurony zostały aktywowane. Później, gdy zrobili to samo dla ryby, która obserwowała pływające pantofelek, te same obszary mózgu zaświeciły się, a aktywność poruszała się po tych obszarach w taki sam sposób przewidziany przez mapy mentalne w wyniku ruchu kierunkowego paramecium . Na przykład, kiedy pantofelek przesunął się z prawej na lewą, aktywność neuronu przesunęła się z lewej na prawą, ze względu na sposób odwrócenia mapy wzrokowej mózgu w porównaniu z polem widzenia.
To nie pierwszy raz, gdy GCaMP został wstawiony do danio pręgowanego do celów obrazowania, ale po raz pierwszy obrazy zostały zarejestrowane jako wideo w czasie rzeczywistym, a nie statyczny obraz po fakcie. Naukowcy osiągnęli to, opracowując ulepszoną wersję GCaMP, która jest bardziej wrażliwa na zmiany stężenia jonów wapnia i emituje wyższy poziom fluorescencji.
Osiągnięcie jest oczywiście cudem samym w sobie, ale zaangażowani naukowcy widzą, że prowadzi to do szeregu praktycznych zastosowań. Gdyby na przykład naukowcy byli w stanie szybko zmapować części mózgu dotknięte substancją chemiczną rozważaną jako lek, łatwiej byłoby opracować nowe i skuteczne leki psychiatryczne.
Wyobrażają sobie również, że otwiera drzwi do wielu jeszcze bardziej niesamowitych - i może nieco niepokojących (którzy przecież naprawdę chcą, aby ich umysł czytał?) - aplikacji wykrywających myśli. „W przyszłości możemy interpretować zachowanie zwierzęcia, w tym uczenie się i pamięć, strach, radość lub gniew, w oparciu o aktywność określonych kombinacji neuronów”, powiedział Koichi Kawakami, jeden ze współautorów artykułu.
Wyraźnie minęło trochę czasu, ale te badania pokazują, że koncepcja czytania myśli zwierzęcia poprzez analizę jego aktywności umysłowej może wykroczyć poza science fiction i wkroczyć w sferę rzeczywistych zastosowań naukowych.
