Du har måske aldrig set en zebrafisk personligt. Men kig på zebrafisken i den korte video ovenfor, så får du se noget, der tidligere var ukendt for videnskaben: en visuel repræsentation af en tanke, der bevæger sig gennem en levende væsenes hjerne.
En gruppe forskere fra Japans National Institute of Genetics bebudede den forbløffende præstation i et artikel, der blev offentliggjort i dag i Current Biology . Ved at indsætte et gen i en zebrafisklarver - ofte brugt i forskning, fordi hele kroppen er gennemsigtig - og ved hjælp af sonde, der registrerer florescens, var de i stand til at fange fiskens mentale reaktion på et svømmende paramecium i realtid.
Nøglen til teknologien er et specielt gen kendt som GCaMP, der reagerer på tilstedeværelsen af calciumioner ved at øge i florescens. Da neuronaktivitet i hjernen involverer hurtige stigninger i koncentrationer af calciumioner, forårsager indsættelse af genet de særlige områder i en zebrafiskens hjerne, der aktiveres til at lyse lysende. Ved at bruge en sonde, der er følsom over for florescens, var forskerne i stand til at overvåge placeringen af fiskens hjerne, der blev aktiveret på ethvert givet tidspunkt - og således fange fiskens tanker, da den "svømmede" rundt om hjernen.
Zebrafisk embryoner og larver bruges ofte i forskning, fordi de stort set er gennemskinnelige. Billede via Wikimedia Commons / Adam Amsterdam
Den særlige tanke, der blev fanget i videoen ovenfor, skete efter, at et paramecium (en encellet organisme, som fiskene betragter som en fødekilde) blev frigivet i fiskens miljø. Forskerne ved, at tanken er fiskens direkte respons på det bevægende paramecium, fordi de som en første del af eksperimentet identificerede de bestemte neuroner i fiskens hjerne, der reagerer på bevægelse og retning.
De kortlagde de individuelle neuroner, der var ansvarlige for denne opgave, ved at tilskynde fiskene til visuelt at følge en prik bevægelse hen over en skærm og spore, hvilke neuroner der blev aktiveret. Senere, da de gjorde det samme for fiskene, da det så det svømmende paramecium, lyste de samme områder af hjernen op, og aktiviteten bevægede sig over disse områder på samme måde som de mentale kort forudsagde som et resultat af parameciumets retningsbevægelse . Når for eksempel parameciet bevægede sig fra højre til venstre, flyttede neuronaktiviteten sig fra venstre til højre på grund af den måde, hjernens visuelle kort vendes på, sammenlignet med synsfeltet.
Dette er ikke første gang, at GCaMP indsættes i en zebrafisk til billedformål, men det er første gang, at billederne er taget som en realtidsvideo i stedet for som et statisk billede efter det. Forskerne opnåede dette ved at udvikle en forbedret version af GCaMP, der er mere følsom over for ændringer i calciumionkoncentration og afgiver større niveauer af florescens.
Udførelsen er selvfølgelig et vidunder i sig selv, men de involverede forskere ser det føre til en række praktiske anvendelser. Hvis for eksempel forskere havde evnen til hurtigt at kortlægge de dele af hjernen, der blev påvirket af et kemikalie, der betragtes som et lægemiddel, kunne nye og effektive psykiatriske medikamenter lettere udvikles.
De forestiller sig også, at det åbner døren til en række endnu mere forbløffende - og måske en smule bekymrende (hvem der trods alt virkelig ønsker, at deres sind læses?) - tankeopdage applikationer. ”I fremtiden kan vi fortolke et dyrs opførsel, herunder læring og hukommelse, frygt, glæde eller vrede, baseret på aktiviteten af bestemte kombinationer af neuroner, ” sagde Koichi Kawakami, en af avisens medforfattere.
Det er helt klart et stykke tid væk, men denne forskning viser, at konceptet med at læse et dyrs tanker ved at analysere dets mentale aktivitet kan bevæge sig ud over science fiction for at komme ind i verdenen af den virkelige videnskabelige applikationer.
