นักเสียดสี Stephen Colbert วาดภาพ “Colbert Nation” ของเขาด้วยการเดินขบวนด้วยความรักชาติแบบพิเศษของเขา แต่นักวิทยาศาสตร์ได้ทำให้เขาดีขึ้นด้วยการสร้างบอทบอทตัวเล็ก ๆ ภายใต้การควบคุมของพวกเขาแทนที่จะใช้การโน้มน้าวตลก นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ใช้จุดแสงเลเซอร์ พวกมันสามารถทำให้หนอนเลี้ยวซ้าย แช่แข็ง หรือวางไข่ได้ นักวิจัยรายงานผลงานของพวกเขาทางออนไลน์วันที่ 16 มกราคมในNature Methods
ระบบใหม่ที่ชื่อว่า CoLBeRT สำหรับ
“การควบคุมการเคลื่อนไหวและพฤติกรรมในแบบเรียลไทม์” ไม่เพียงแต่สร้างหนอนซอมบี้ที่ไม่สนใจ ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถแยกแยะพฤติกรรมที่ซับซ้อนในแต่ละเซลล์ได้
“ระบบนี้น่าทึ่งมาก” นักฟิสิกส์ชีวภาพ William Ryu จากมหาวิทยาลัยโตรอนโตซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยกล่าว “มันเป็นความก้าวหน้าที่สำคัญมากในการแสวงหาเป้าหมายของการทำความเข้าใจพฤติกรรม”
โปร่งใสและมีขนาดเล็ก ไส้เดือนฝอยC. elegansคล้อยตามการควบคุมจิตใจด้วยแสงโดยเฉพาะ ประโยชน์อีกอย่างของหนอนคือนักวิจัยรู้ตำแหน่งที่แน่นอนของเซลล์ประสาททั้งหมด 302 เซลล์ของมัน แต่จนถึงขณะนี้ ยังไม่มีวิธีที่ดีในการศึกษาแต่ละเซลล์ด้วยตัวของมันเอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสัตว์ที่บิดตัวไปมา
แอนดรูว์ ไลเฟอร์ ผู้เขียนร่วมการศึกษาจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดกล่าวว่า “เครื่องมือนี้ช่วยให้เราสามารถเข้าไปกระตุ้นเซลล์ประสาทในสัตว์ในขณะที่มันเคลื่อนที่ และดูว่าเซลล์ประสาทแต่ละตัวทำอะไรได้บ้าง”
ระบบนี้อิงจากสาขาออพโตเจเนติกส์ที่เกิดขึ้นใหม่ ซึ่งแสงจะใช้เพื่อเปิดหรือปิดเซลล์ Leifer และเพื่อนร่วมงานของเขาได้ดัดแปลงพันธุกรรมโมเลกุลที่ตอบสนองต่อแสงให้เป็นกลุ่มเซลล์ในหนอนโดยเฉพาะ
จากนั้นโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ทีมพัฒนาจะค้นหาว่าเซลล์
เป้าหมายอยู่ที่ไหนในขอบเขตการมองเห็นของกล้องจุลทรรศน์ เมื่อระบุเซลล์แล้ว โปรแกรมจะสั่งการเลเซอร์เพื่อให้ลำแสงเล็กๆ พุ่งชนเซลล์
“เมื่อเราส่องแสงไปที่เซลล์ประสาท เรากำลังชนกับเซลล์ประสาทนั้นและไม่มีอะไรอื่น” ไลเฟอร์กล่าว
กระบวนการทั้งหมด ตั้งแต่การค้นหาเซลล์จนถึงแสงที่กระทบเป้าหมาย ใช้เวลาประมาณ 20 มิลลิวินาที เมื่อตำแหน่งของเวิร์มเปลี่ยนไป ข้อมูลนั้นจะถูกป้อนกลับเข้าไปในโปรแกรมคอมพิวเตอร์ และเลเซอร์จะถูกปรับ หากตัวหนอนคลานไปไกลเกินไป กล้องจุลทรรศน์แบบใช้มอเตอร์จะนำสัตว์กลับมา
ประโยชน์ที่ใหญ่ที่สุดอย่างหนึ่งของวิธีการใหม่นี้ Ryu กล่าวคือ มันใช้ได้กับสัตว์เร่ร่อน “เวิร์มไม่ได้ถูกตรึงไว้ แต่อย่างใด – พวกมันเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระ มีระบบไม่มากนักที่คุณสามารถดูสิ่งมีชีวิตที่เป็นอิสระอย่างแท้จริงได้”
ในการทดสอบเทคนิคเบื้องต้น Leifer และทีมของเขาบังคับให้หนอนแช่แข็ง เปลี่ยนทิศทาง เลี้ยวซ้ายหรือขวา และแม้กระทั่งวางไข่ ในการทดสอบในภายหลัง ทีมงานมุ่งเน้นไปที่เซลล์ประสาทสองเซลล์ที่ช่วยให้หนอนตอบสนองต่อการสัมผัส นักวิจัยรู้ดีว่าการจั๊กจี้เบาๆ ที่ศีรษะทำให้หนอนถอยหลัง แต่หลังจากสัมผัสมากเกินไป เวิร์มจะไวต่อความรู้สึกและหยุดตอบสนอง การเลียนแบบการสัมผัสด้วยแสง นักวิจัยพบว่าเซลล์ที่อ่อนล้าซึ่งถูกสัมผัสหลายครั้งเกินไป อาจทำให้เซลล์คู่ที่ไม่ได้รับการสัมผัส เหนื่อยล้า ซึ่งบ่งบอกว่าเซลล์เหล่านี้ไม่ได้ทำงานเพียงลำพัง
นักวิทยาศาสตร์อีกกลุ่มหนึ่ง นำโดย Jeffrey Stirman จาก Georgia Tech ในแอตแลนต้า รายงานเทคนิคที่คล้ายกันสำหรับการควบคุมจิตใจของหนอน ซึ่งทางออนไลน์วันที่ 16 มกราคมในNature Methods. Ryu กล่าวว่าทั้งสองวิธีมีความคล้ายคลึงกัน วิธี CoLBeRT ดูเหมือนจะเร็วกว่าเล็กน้อย เขากล่าว แต่ถ้าหนอนคลานช้า วิธีที่ใช้โดยกลุ่มของ Stirman อาจเสนอการกำหนดเป้าหมายด้วยเลเซอร์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น “เอกสารทั้งสองมีส่วนช่วยในการทำความเข้าใจพฤติกรรมในระดับองค์รวมหรือไม่? ใช่แน่นอน.”
นักประสาทวิทยา Ed Boyden จาก MIT กล่าวว่างานใหม่นี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถค้นหาว่าทุกเซลล์ในสัตว์ทำงานร่วมกันเพื่อสร้างพฤติกรรมได้อย่างไร “ความสามารถในการ
กำหนดเป้าหมายเซลล์เดียวมีความสำคัญมาก เพราะจะช่วยให้คุณเข้าใจได้อย่างแม่นยำว่าแต่ละเซลล์เหล่านี้ทำอะไร”
แนะนำ : รีวิวเครื่องใช้ไฟฟ้า | รีวิวอาหารญี่ปุ่น| รีวิวที่เที่ยว | ดาราเอวี
