Оптогенетика – полученный из оптики (исследование света) и генетика (исследование наследственности) – поместила семимильные ботинки на ноги мозгового исследования. Это показало, какие нервные клетки будят нас, и помог разъяснить, как кокаин и другие наркотики повторно программируют премиальную систему мозга.
Исследователи использовали его, чтобы восстановить потерянные воспоминания, демонстрируя, что в некоторых случаях сама память все еще неповреждена, и только ее поиск ослабил. Оптогенетика показала, что нейронное основание для «типичного мужского» поведения также дремлет в женском мозгу. И у мышей с болезнью Паркинсона это превратило типичную походку перетасовки в верные шаги еще раз. В этом году исследователи будут использовать оптогенетику впервые, чтобы попытаться восстановить видение у слепых людей.
Чтобы иметь дело с проблемами жизни, различные типы нервных клеток в мозгах животных – и людей – телеграфированы вместе в схемы. Эти схемы сравнивают поступающие сигналы, время меры, хранят воспоминания и т.д. Когда несколько из этих схем сотрудничают, они могут справиться со сложными задачами, такими как выбор между покупкой красного пуловера и экономией для того пляжного отдыха.Благодаря optogenetic методу Мисенбока мы можем изучить такие схемы намного более точно, чем прежде – и в живущем мозгу.
Подход обеспечивает что-то сродни «волшебной палочке» для управления различными типами нервной клетки в неповрежденных схемах на скорости мысли.Он помнит момент хорошо: Поздно днем от 12 июня 1999, у Miesenbock было вдохновение, которое привело к рождению оптогенетики.
Он изменил нервные клетки генетически, таким образом, они произвели белки, деятельностью которых можно было управлять со светом. Благодаря этим выключателям белка нервные клетки ответили на освещение с электрическими импульсами. Однако Miesenbock должен был удостовериться, что только клетки он хотел учиться содержавший выключатели.
Он сделал так сцеплением гены для выключателей с последовательностями генов, которые только активны в целенаправленных типах клетки. Таким образом только типы клетки интереса стали отзывчивыми к свету. «Большой успех Мисенбока должен был вставить отрегулированные светом белки в определенные типы клетки и таким образом проложить путь, чтобы включить и выключить нервные клетки быстро, просто, и достоверно. Поэтому мы выбрали его как получателя Приза Хайнриха Виланда 2015», говорит профессор Вольфганг Баумайстер, председатель научного отборочного комитета Приза Хайнриха Виланда.«С момента мы провели наши первые успешные эксперименты, я знал, что этот метод даст нам новые виды понимания мозга.
Но скорость, на которой это распространилось и было улучшено другими исследователями все еще, удивляет меня», говорит Мисенбок. «Сегодня, любая исследовательская группа в нейробиологии использует оптогенетику, чтобы ответить на вопросы такой как, как наш мозг принимает решения, почему мы в плохом настроении, и что определяет наш аппетит».Перед оптогенетикой исследователи смогли управлять или единственной клеткой или всеми клетками и типами клетки в данном отделе головного мозга, внедрив электроды. Теперь они могут быть нацелены на один или несколько типов клетки, даже если они будут распространены по всему мозгу. Дальнейшее преимущество оптогенетики состоит в том, что световые сигналы могут быть включены и выключены на той же самой скорости, на которой работают нервные клетки.
В отличие от других методов, это позволяет исследователям влиять на мозговые схемы непосредственно и таким образом также поведение животных, поскольку Miesenbock показал впервые в 2005. Начиная с его первого использования в клеточной культуре в 2002, Miesenbock и другие исследователи развивались и улучшили оригинальную идею. В наше время исследователи используют выключатели, настроенные на различные длины волны, чтобы изучить несколько типов клетки и их взаимодействие в то же время. (Чтобы читать больше о методе, посмотрите информационную коробку на оптогенетике.)По случаю церемонии представления 6 ноября 2015, Фонд Берингера Ингелхайма будет проводить научный симпозиум по оптогенетике во Дворце Нимфенбурга в Мюнхене, Германия.
В дополнение к разговору получателем Приза Хайнриха Виланда 2015 будут лекции профессором Кристианом Люшером, профессором Ботондом Роской и профессором Артуром Коннертом, имеющим дело с их работой над оптогенетикой, склонностью, болезнью Альцгеймера и лекарствами от слепоты. Все три спикера на международном уровне приветствуются ученые в их соответствующих областях.
Восхваление будет дано Нобелевской премией Лаврового профессора Берта Сэкмана. Программа англоязычного симпозиума приложена.Gero Miesenbock – лауреат
Gero Miesenbock изучил медицину в Университете Инсбрука, Австрия, и провел постдиссертацию в Мемориэл-Слоан-Кеттеринг-Кэнсер-Сентер, Нью-Йорке, США. Он был членом факультета в Корнелльском университете и Йельском университете, США, прежде, чем присоединиться к Оксфордскому университету, Великобритания, в 2007, где он – теперь профессор Waynflete Физиологии и директор-основатель Центра Нервных Схем и Поведения.Оптогенетика – метод
Чтобы включить определенные нервные клетки и от использования света, Gero Miesenbock первоначально передал три различных гена дрозофилы в мозги мышей. Столь революционный, как понятие было, его первое применение было тяжело, и реакция клеток была задержана на несколько секунд. Однако в течение нескольких лет, Miesenbock и другие исследователи нашли способы управлять деятельностью нервных клеток в интервалах миллисекунды, передав единственный ген.Сегодня, исследователи используют класс белков, названных channelrhodopsins как выключатели.
Эти белки происходят от одноклеточных организмов, грибов и морских водорослей. Несмотря на их примитивное происхождение, даже клетки млекопитающих могут легко включить их в мембраны. Поскольку имя подразумевает, эти белки формируют каналы в клеточной мембране, которую это открывает в ответ на свет.
После того, чтобы быть активированным при свете, ионы текут в или из клетки, в зависимости от типа канала. Эти потоки иона заставляют нервную клетку начинать или прекращать стрелять. Через этот механизм исследователи могут включить измененные нервные клетки или прочь через внешний легкий импульс.
Приз Хайнриха Виланда – премияЭта международная награда соблюдает выдающееся исследование в области биологически активных молекул и систем в областях химии, биохимии и физиологии, а также их клинической важности.
Приз за 100 000 евро называют в честь нобелевского лауреата Хайнриха Отто Виланда (1877-1957) и присудили ежегодно с 1964. Среди призеров – отобранный научным Советом попечителей – четыре более поздних нобелевских лауреата.
С 2011 приз был обеспечен Фондом Берингера Ингелхайма.Фонд Берингера Ингелхайма – дарительФонд Берингера Ингелхайма – благотворительная организация. Это было установлено в 1977 Hubertus Liebrecht (1931 – 1991), членом семьи акционера компании Берингер Ингелхайм.
Фонд стремится поддерживать превосходную научную работу в медицине, биологии, химии и аптеке. С ПЛЮС 3 Перспективных Программы и Гранты Исследования, фонд поддерживает младших лидеров группы. Это также предоставляет средства 100 миллионов евро более чем десять лет, чтобы поддержать научное управление Институтом Молекулярной биологии (IMB) и 50 миллионов евро для развития наук о жизни в Университете Майнца.
Фонд также обеспечивает Приз Хайнриха Виланда и Приз Берингера Ингелхайма за выдающееся исследование в клинической и теоретической медицине в Университете Майнца.