Manipulasi Optogenetik Aktivitas Saraf Perilaku Cacing Nematoda Caenorhabditis elegans

Tinuku
News KeSimpulan.com - Para ilmuwan selangkah lebih dekat untuk kontrol penuh atas pikiran. Tanpa banyak pidato, ilmuwan mengendalikan perilaku mahkluk hidup.

Sebuah tim di Harvard University membangun sistem komputerisasi untuk memanipulasi perilaku cacing mulai dan berhenti, bergerak, dan bahkan mendorong mereka untuk bertelur dengan merangsang neuron secara individual dengan laser cahaya. Teknologi ini dapat membantu ahli saraf untuk memahami secara lengkap cara kerja sistem saraf hewan.

Salah satu selebritis di bidang biologi yaitu cacing nematoda Caenorhabditis elegans merupakan organisme yang paling ekstensif dipelajari dimana para peneliti secara tepat telah memetakan dan mengklasifikasi setiap individu memiliki 1.031 sel termasuk 302 neuron dan 5.000 lebih koneksi.

Tetapi sains masih belum tahu persis "bagaimana neuron saling bekerja sama dalam jaringan," kata Andrew Leifer, mahasiswa pascasarjana biofisika di Harvard University.

Sebagai contoh bagaimana cacing koordinasi 100 atau lebih ralaksasi otot-otot dan keterikatan dalam pola gelombang seperti cacing mengeliat. Penelitian sebelumnya dilakukan Jon Dobson, biofisikawan dari State University of New York (SUNY) di Buffalo, mengendalikan perilaku Caenorhabditis elegans dengan memapar magnet.

Leifer dan rekan-rekannya merekayasa genetika cacing nematoda panjang 1 milimeter untuk membuat sel-sel tertentu dalam tubuhnya sensitif terhadap cahaya (teknik yang disebut optogenetics) yang dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir oleh Karl Deisseroth, psikiater dan bioengineer dari Stanford University.

"Kemampuan untuk target satu sel sangat penting, karena memungkinkan Anda untuk memahami secara tepat masing-masing sel," kata Edward Boyden, neuroengineer dari Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Karena tubuh cacing transparan, ketajaman fokus laser yang menunjuk dengan akurasi 30 mikron bisa mengaktifkan atau menekan neuron individu tanpa perlu elektroda atau metode invasif lainnya. Leifer menempatkan mikroskop untuk melacak cacing berenang di dalam piring. Leifer juga membuat software yang menganalisis gambar mikroskop dalam menemukan target neuron, kemudian menunjuk dan menembak laser dengan kecepatan 50 frame per detik. Hasilnya dilaporkan kemarin ke Nature Methods.

"Cacing tidak ditekan dengan cara apapun, mereka bebas bergerak. Tidak banyak sistem di mana Anda bisa melihat pada organisme benar-benar bebas seperti itu. Sistem ini benar-benar luar biasa. Ini kemajuan penting dalam mengejar pemahaman perilaku," kata William Ryu, biofisikawan dari University of Toronto.

Leifer mengatakan tim lain telah melakukan studi optogenetic dan mengendalikan neuron tunggal pada cacing yang tidak bergerak. Tetapi untuk memahami fisiologi organisme maka perlu untuk memanipulasi dalam kondisi bebas bergerak. Leifer mampu menunjukkan sinyal motor bergerak ke bawah tubuh melalui sel-sel otot maupun melalui koneksi saraf dengan memblokir bagian otot dan sistem saraf. Tim juga menguji potensi teknologi dengan membuat cacing bertelur dan menunjukkan bahwa neuron tertentu memproses informasi dari sentuhan sel.

"Teknik ini meningkatkan kemampuan optogenetic pada cacing," kata Deisseroth.

"Mudah-mudahan kita akan dapat membuat model komputasi seluruh sistem saraf. Seperti meng-upload pikiran," kata Leifer.
  1. Andrew M Leifer, Marc Gershow, Aravinthan D T Samuel (Department of Physics and Center for Brain Science, Harvard University, Cambridge, Massachusetts, USA); Christopher Fang-Yen (Department of Physics and Center for Brain Science, Harvard University, Cambridge, Massachusetts, USA; Department of Bioengineering, University of Pennsylvania, Philadelphia, Pennsylvania, USA); Mark J Alkema (Department of Neurobiology, University of Massachusetts Medical School, Worcester, Massachusetts, USA). Optogenetic manipulation of neural activity in freely moving Caenorhabditis elegans, Nature Methods, 16 January 2011, DOI:10.1038/nmeth.1554

Remote Control Magnetik Mengendalikan Perilaku Organisme dari Jarak Jauh (http://www.kesimpulan.com/2010/07/remote-control-magnetik-mengendalikan.html)

Samuel Lab http://worms.physics.harvard.edu/peeps.htm
Edward S. Boyden http://www.media.mit.edu/people/esb
Karl Deisseroth http://www.stanford.edu/group/dlab/about_pi.html
William Ryu http://www.csb.utoronto.ca/faculty/ryu-william

Credit : Samuel Lab http://vimeo.com/samuellab

Inducing a worm to lay eggs with laser light from Samuel Lab on Vimeo.

Tinuku Store

1 comment: