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Avanzamenti in optogenetics

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Un'intervista con Dott. Karl Deisseroth, M.D., Ph.D., condotto da April Cashin-Garbutt, mA (Cantab)

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Potete fare prego un'introduzione al optogenetics? Come questa tecnologia è stata ispirata dalla psichiatria?

Optogenetics è un modo di introdurre le informazioni nel cervello facendo uso di luce, mira alle cellule specifiche o ai collegamenti attraverso il cervello. È veloce, come la segnalazione del cervello e vi aiuta a comunicare con circuiti neurali in una lingua più simile a che cosa è usato normalmente all'interno del cervello.

Può essere effettuato nel comportamento dei mammiferi che effettuano le mansioni complesse, anche il comportamento sociale e la memoria e quello poi apre la porta alla comprensione ad un livello più profondo, non solo come le cose funzionano, ma come possono non riuscire a lavorare in psicologia e neurologia.

È pensato comunemente fra gli psichiatri ed i neurologi che non c' sia in profondità un'abbastanza comprensione del cervello per sviluppare i generi di nuovi trattamenti con la specificità e la precisione ha dovuto riuscire. È ritenuto nell'intera comunità, se stiate facendo la terapia di conversazione per i pazienti, stiate dando i farmaci sotto forma di pillole, o stiate dando i trattamenti di stimolazione del cervello.

Fortunatamente, lo scopo di sviluppo dei modi precisi di collegare mediante interfaccia al cervello non è solo importante per la psichiatria, ma è inoltre importante per la neuroscienza di base anche e quello è stato una delle applicazioni più emozionanti del optogenetics. Il mio laboratorio è soprattutto un laboratorio di scienza di base, studiante che cosa possiamo fare in termini di avanzamento della nostra comprensione fondamentale del cervello.

Come fa la misura di optogenetics nel più vasto contesto degli esperimenti in neuroscienza?

Optogenetics si è trasformato in in una tecnica ragionevolmente standard, ci sono migliaia e migliaia di laboratori e di carte intorno al mondo che sono emerso facendo uso di. Fa parte del braccio causale della borsa degli arnesi usata per provare se qualcosa è necessario o sufficiente ad un processo, per esempio se un modello di attività in un genere particolare di cellula è necessario o sufficiente per la fisiologia o il comportamento.

C'è molta altra tecnologia meravigliosa in neuroscienza, ci sono strumenti molto potenti dell'anatomia e genetici per esempio. Dove il optogenetics è andato d'accordo è questo è come potete provare se l'attività è causale importante.

Che sfide fa il optogenetics permettono che noi sormontiamo?

Per molti anni, i neuroscenziati efficacemente stanno studiando le correlazioni. Optogenetics vi prende a partire dall'osservazione e dalle correlazioni e vi prende alla causalità.

Questa limitazione è qualcosa che il optogenetics ha indirizzato per il campo ed è molto sinergico con tutto il altro bello e lavoro fondamentale in neuroscienza. Inoltre fornisce il tipo specificità e la velocità delle cellule che gli approcci priori non potrebbero abbastanza fornire.

Che aspetto del optogenetics riguarderete nel vostro Wallace H. Coulter Lecture a Pittcon 2017?

Parlerò della comprensione emergente come nel lavoro optogenetic delle proteine stesse. Sono realmente un chimico e un biochimico prima di quello ed ho dedicato molto tempo in questi ultimi otto anni o così a capire questi canali ionici attivati leggeri.

Queste sono le proteine che mettiamo nelle cellule per rendere loro rispondere a luce, essi sono belle proteine anche separate dalle loro applicazioni optogenetic. Vengono dalle alghe ed altri microrganismi permettendo che gli animali rispondano a luce, così a Pittcon, parlerò di come queste proteine funzionano, che saranno di interesse particolare a tipo molecolare ricercatori.

Inoltre parlerò di come la nostra comprensione più profonda di quelle proteine ha permesso che noi sviluppassimo i nuovi approcci optogenetic. Abbiamo potuti fare i mutanti e le nuove versioni di queste proteine perché abbiamo una comprensione in profondità strutturale e meccanicistica della proteina stessa. Quello ci ha condotti ai generi completamente nuovi di esperimenti di optogenetics. Parlerò di come questa chimica di base ha condotto ai nuovi sviluppi della neuroscienza.

Che altro discuterete nella vostra conversazione? Discuterete il metodo di CHIAREZZA?

Recentemente, ci sono stati molto lavoro su CHIAREZZA e tutti i metodi che sono venuto da ed in modo da parlerò di quello pure. Che cosa molta gente sta facendo, compreso il mio proprio laboratorio, sta fondendo le tecniche in un flusso di lavoro comune.

Una volta che avete stabilito un tipo particolare delle cellule è importante nel comportamento di un animale facendo uso del optogenetics, voi può poi ottenere le reti di quelle stesse cellule facendo uso di CHIAREZZA. Quello gli permette di vedere la connettività, lo schema circuitale, di quelle stesse cellule che conoscete siete importante nell'attività che causa il comportamento. Quello è un grande passo avanti e molti laboratori stanno usando questa tecnica, ci ha aiutati a cominciare avanzare verso con una comprensione integrante di come i circuiti neurali provocano i comportamenti complessi.

Quali tecniche sono state più importanti al vostro lavoro?

Attualmente, usiamo molte ottica, la rappresentazione, l'elettrofisiologia e l'analisi ed essi di calcolo hanno bei ma flussi di dati complessi importanti diventati specialmente creare che potremmo nemmeno immaginare prima.

Da un singolo topo che otteniamo i Terabyte dei dati di attività e strutturali e poi quando cominciamo fare i numerosi esperimenti e verificare molta dinamica della popolazione ha studiato attraverso molti animali, questo ottiene di essere abbastanza provocatorio ed in modo da abbiamo bisogno dei metodi molto avanzati di calcolo, che sono stati importanti anche.

Come avanzamenti nella tecnologia hanno urtato la vostra ricerca?

Abbiamo aiutato la spinta molte cose in avanti, ma molto ha costruito sull'esplorazione del lavoro in altre discipline, per esempio, laser. Gli avanzamenti in laser e nella tecnologia del LED è stato estremamente importanti per il optogenetics.

Più alta computazione di velocità, dispositivi di GPU, nuvola che computano e poi avanzamenti nella genetica pure. La virologia di base inoltre è stata molto utile.

Molto che cosa abbiamo potuti fare, anche se avevamo voluto a, non potremmo farlo 20 anni fa perché questi altri campi sostenenti non avevano raggiunto il loro stato corrente.

Che ulteriori sviluppi vorreste vedere?

Stiamo migliorando all'accoppiamento o precisamente ad alterare dei modelli naturali di attività. Possiamo giocare in tutto il modello di attività che vogliamo, ma la domanda è quanto quella somiglia molto attentamente ad un modello naturale?

Per rispondere a quella domanda, in primo luogo avete ottenuto di individuare i modelli naturali per vedere che cosa sta accadendo naturalmente. Abbiamo ottenuto molto meglio a quello e così attualmente potete ora abbinare i modelli naturali di attività facendo uso del optogenetics e quello è qualcosa che abbia voluto vedere più di.

Quello richiede ancora un altra unione dei campi che combinano la rappresentazione, raccolta di luce, con il gioco dentro o la fornitura della luce e fare che interamente attraverso lo stesso dispositivo e lo stesso sistema ad un'alta velocità e perfino ad un modo del ciclo chiuso che è molto potente.

Che cosa sono voi che esaminate in avanti a Pittcon 2017?

Gradisco le vaste, riunioni interdisciplinari e quantitative dove posso imparare le cose differenti, forse non qualcosa che sto cercando specificamente. Guardo in avanti a quello più di qualche cosa, appena ottenendo esposto a qualcosa che non sia stato in mio percorso normale.

Che cosa sono i vostri piani futuri della ricerca?

Vogliamo continuare avanzare il optogenetics e la CHIAREZZA ed usando insieme allo scopo di comprensione come i comportamenti adattabili e maladaptive risultano dai modelli di attività del circuito. C'è molto più di fare.

Come psichiatra sto sperando che possiamo continuare a capire queste domande profonde circa ansia, la depressione, tossicodipendenza ed otteniamo ad un livello in cui possiamo ottenere molto precisamente alla natura del problema di un paziente. Poi seguire questo con i trattamenti individualizzati, ma questo può essere molto in seguito.

Vogliamo potere muoverci dopo l'ambiguità e potere segnare esattamente la biologia con esattezza dietro che pazienti intensamente stanno soffrendo. Ciò sarà un grande passo avanti per i pazienti, le famiglie e la società.