Bilim İnsanları, Lazerle Beyin Kontrol Etmeyi Başardı!

Araştırmacılar, bu özel alete Sinek Zihnini Değiştiren Alet (FlyMAD) adını verdiler. Bu aletin ne kadar etkili olduğunu göstermek için, lazeri bir sineğin başına tutarak onu bir balmumu topuyla flört edip çiftleşmesi için zorladılar. FlyMAD, sineğin hareketlerini izliyor ve baş kısmına doğrudan kızıl ötesi ışınlar yollayarak çalışıyor.

Deney uygulanmadan önce ise sineklerin beyinlerinde, genetik olarak tasarlanmış, lazerin ısısıyla aktifleşen, sinirsel devreler oluşturuldu. Konsept olarak teknik, şu ana kadar farelerde başarıyla uygulanan optogenetiğe (ışıkla nöron aktifleştirme) benziyor, ancak optogenetiğin sineklerde uygulanabilmesi çok güç. Bunun sebebi ise sineklerin farelere göre çok daha küçük kafa yapısına sahip olmaları, bu da ışığı beyine ileten fiber kabloların baş kısmına yerleştirilmesini oldukça zorlaştırıyor. 

Beyindeki sinir devrelerinde ısıyla aktifleşme, TRPA1 adı verilen ısıya duyarlı bir proteinin devrelere yerleştirilmesiyle sağlanıyor. Önceki araştırmalarda, TRPA1 proteini eklenmiş sinirsel devrelere sahip sineklerin çiftleşme davranışları incelenmişti. TRPA1 proteini eklenmiş sinekler sıcak bir kutuya konulduklarında ise sinir hücrelerinin aktif hale gelerek hayvanın çiftleşmeye istekli davranışlar sergilediği kaydedilmişti. 

The New York Times

Fakat sıcak kutu deneyinde sürecin yavaş ilerlediğini düşünen Barry Dickson ve onun çalışma arkadaşları Dan Bath, John Stowers, Dorothea Hörmann ve Andrew Straw, FlyMAD ‘i geliştirdiler. FlyMAD’in gönderdiği lazer ışınları, o bölgenin doğrudan ve hızlı bir şekilde ısınmasının sağlayarak proteinin çok hızlı bir şekilde aktifleşmesini sağlıyor ve buna bağlı olarak davranışsal değişim çok çabuk gerçekleşiyor. Nature News’den Sara Reardon tekniğin anlatıldığı videoyu (buradan ulaşabilirsiniz) şöyle açıklıyor:

FlyMAD’in çalışmalarını kanıtlamak adına, normal bir daire kutunun içine TRPA1 proteinli bir sinek konuldu. Protein, lazerin ısısıyla aktifleşti. Daha sonra sinek kutuda bulunan balmumu toplarıyla çiftleşmeye çalıştı ve dönerek, kanatlarını titreterek onlara kur yaptı. Sinek lazer kapatıldıktan 15 dakika sonraya kadar kur yapmaya devam etti. Araştırmacılar, bu devamlılığın, davranışın mekanizmasının geniş ve esnek bir aşamadan geçtiğini gösterdiğine inanıyorlar. TRPA1 proteini başka bir deneyde kas sistemini kontrol eden sinir hücreleri üzerinde de kullanıldı. Çalışmada, bu sinir hücrelerine lazer tutulmaya başlandığında sineklerin geriye doğru yürüdüğü, ışınlar kesildiğinde ise bu hareketin kaybolduğu kaydedildi.