Beyni İncelemek İçin Özel LED Üretildi!

Ufak, parlak ışık veren ve LED (Light Emitting Diode - Işık Saçan Diyot) adı verilen ışık yayıcılar, bilim insanlarının beyni araştırmak için geliştirdikleri en yeni teknolojilerden biri. Oldukça esnekler, kablosuz olarak çalışabiliyorlar ve öylesine küçükler ki, bir iğne deliğinden bile kolaylıkla geçebiliyorlar.

Stanford Üniversitesi'nden Mark Schnizter'e göre bu tip bir LED, hayvanların beynindeki fizyolojik ve biyokimyasal süreçleri takip etmek konusunda bilim insanlarına çok büyük faydalar sağlayacak. Bu tip biyolojik olarak uyumlu elektronik sistemler, gömülü oldukları dokulardaki sensörlerden geribildirim alarak dokuları manipüle etmelerini sağlayacak.

Beyin araştırmalarının en önemli sahalarından birisi optogenetik deneylerdir. Bu deneylerde genler bilim insanları tarafından değiştirilerek hücrelerin ışığa duyarlı hale gelmesi sağlanır. Son yıllarda nörobilimciler bu yöntemi kullanarak ilaç bağımlılığı, depresyon, Parkinson hastalığı gibi birçok soruna neden olan nöral devreleri aydınlatmayı başardı. Ancak beynin çok derinlerindeki bölgelere ışık göndermek çok ciddi bir sorundu.

Schnitzer ve diğerleri bunu başarabilmek için optik kablolar geliştirdiler ancak Urbana-Champaign'de bulunan Illinois Üniversitesi'nden John Rogers'a göre bu yeni teknolojilerin de bazı dezavantajları bulunmaktaydı. Rogers şunları söylüyor:

Boyutları bir optik kabloya göre çok küçük ve mekanik olarak çok daha uyumlu bir yapıları var. Üstelik, kablosuz olarak kontrol edilip enerji verilebiliyor, bu sayede hayvanların serbest hareketine, sosyal etkileşimlerine ve diğer normal davranışlarına müsade ediyor.

Rogers ve arkadaşları, keşiflerini bugün Science dergisinde açıkladılar ve bazı gösterimlerde bulundular.

Deneylerden birinde araştırmacılar bir farenin beynine bu problardan bir tane yerleştirdiler. Daha sonra ışık atımları kullanarak beynin ödül yolağında bulunan sinirleri uyardılar. Y şeklindeki bir labirentin doğru tarafından sinyal alan fareler, kısa zamanda orada daha fazla zaman geçirmeye başladılar, tıpkı sanki o kolda bir yiyecek varmış gibi.

Bazı araştırmacılar optogenetiğin sonunda derin beyin uyarımlarını geliştireceğini düşünüyor. Bunu bir terapi haline dönüştürmek ve hareket bozukluklarını, ilaca dirençli depresyonu ve diğer hastalıkları tedavi etmek mümkün olacak. Şu anda kullanılan metal elektrotlar spesifik bir nöronu hedef alamıyor. Ancak optogenetik bunu başarabiliyor. Anlaşılabileceği gibi bu yeni teknolojiler sayesinde doktorlar yalnızca sorunlu nöronları hedef alarak onları kesebilecek veya sorunlu olanları devre dışı bırakarak sadece normal çalışan nöronları bırakabilecek.

Yeni üretilen LED problar en az düzeyde rahatsız edici ve biyolojik olarak uyumlu. Ancak Rogers'ın söylediğine göre, optogenetiğin klinik araştırmalarda (insan üzerinde) kendine yer bulması için halen epey yol var:

Moleküler biyoloji'deki yetersizlikler ve bir gen terapisine ihtiyacımızın olması, bu yolda aşmamız gereken en büyük engeller.

Her halükarda, nöral aktiviteyi ışıkla göstermek bu probların yapabileceklerinin sadece ufak bir kısmı. Bunun haricinde ayrıca fotodetektör olarak kullanılabiliyorlar, elektriksel aktiviteyi uyarıp kayıt altına alabiliyorlar ve mikroısıtıcılar gibi görev yapan bir sıcaklık sensörüne dönüşebiliyorlar. Rogers, son olarak şunları söylüyor:

Bu icadımızı, elektronik ve optogenetiği doğrudan ve 3 boyutlu olarak dokuların derinliklerine taşımayı jenerik olarak başarabilen bir teknoloji olarak görüyoruz.