Kan man styre aktiviteten i vores hjerne ved hjælp af lys?
Ja, lyder svaret fra den amerikanske psykiater og hjerneforsker Karl Deisseroth.
Han er en af de førende forskere og grundlæggere af optogenetik – en metode, som gør forskerne i stand til at tænde og slukke for hjerneceller ved hjælp af en kombination af lys og genmanipulation.
»Optogenetik gør det muligt at tænde og slukke for dele af hjernen. Det er utrolig spændende, for det betyder, at vi kan få en forståelse af, hvordan forskellige dele af hjernen fungerer,« forklarer Karl Deisseroth, som er professor ved det amerikanske Stanford University.
Han var en af hovedtalerne på ESOF - Europas største videnskabelige konference, som fandt sted i Carlsberg Byen i sidste uge.
Lys kan styre dyrs opførsel
Det var den danske hjerneforsker Albert Gjedde, som præsenterede Karl Deisseroth ved konferencen, og han understregede, at Karl Deisseroth er en helt central og førende forsker på sit felt.
»Karl Deisseroth er berømt for mange forskellige ting, men vigtigst af alt er nok hans opdagelse af optogenetik,« lød det fra professor ved Københavns Universitet, Albert Gjedde, da han præsenterede Karl Deisseroth.
Under sin tale gav Karl Deisseroth en række eksempler på, hvordan han ved hjælp af optogenetik kunne styre mus og rotters opførsel ved at bestråle dem med lys, som aktiverer bestemte dele af deres hjerne.
Sådan fungerer optogenetik
Men hvordan fungerer optogenetik egentlig?
Videnskab.dk fangede Karl Deisseroth efter hans foredrag for at få ham til at forklare nærmere omkring metoden, som han sidste år modtog The Brain Prize for at have »opfundet og forfinet« i selskab med seks andre forskere.
Kan du forklare, hvordan optogenetik fungerer?
»Optogenetik er ret cool, for vi kan bruge tricks fra alger, bakterier og små mikrober. De har deres egne grunde til at producere nogle små proteiner, som bliver aktiveret af lys. De her proteiner hedder opsiner, og de kan bruge lys til at sætte gang i elektriske strømme.«
»Det er brugbart for os, for vi kan tage disse opsiner og sætte dem ind i hjerneceller. Og bagefter kan vi sende lys ind på dem, og det sætter gang i elektriske strømme i hjernecellerne. Det er ret smart, for det er den måde, hjernecellerne normalt fungerer – de flytter rundt på elektriske strømme. Så på den måde kan vi bruge hjernens naturlige sprog,« forklarer Karl Deisseroth.
Hvordan sætter man opsiner ind i hjernecellerne?
»Vi bruger virusser. Vi kender virusser som et fænomen, der gør os syge, men der er nogle virusser, som man kan bruge som en smart og sikker metode til at få sat bestemte gener ind i dyr.»
«Man kan tage en voksen mus, som er helt normal, og sprøjte en virus ind i musen, som indeholder et gen for opsiner. Virussen vil nu bevæge sig ind og give genet til de neuroner (hjerneceller, red.), som sidder der, hvor virussen bliver sprøjtet ind. Og neuronerne vil nu bruge genet – det er ligesom en instruktionsbog – til at producere opsiner,« forklarer Karl Deisseroth.
Med andre ord får virussen altså hjernecellerne til at 'spise' et bestemt gen, som giver hjernecellen ordrer om, at den skal producere opsiner.
Og når først hjernecellerne producerer opsiner, kan forskerne tænde og slukke for hjernecellernes aktivitet ved at bestråle dem med laserlys - fordi opsinerne betyder, at de pludselig er blevet følsomme over for lys.
Hvor specifik er metoden – hvor mange neuroner kan I tænde og slukke ad gangen?
»Vi har lavet eksperimenter, hvor vi aktiverer en enkelt hjernecelle ad gangen i et levende dyr. Men vi kan også gøre det på 10, 100 eller tusinder af celler. Det hele afhænger af, hvordan man introducerer virussen, og hvordan man bestråler dem med lys.«
Hvad for noget lys bruger I til optogenetik?
»Vi bruger synligt lys, som er gult, grønt, rødt og andre farver. I naturen har vi fundet en række forskellige opsiner, som reagerer på forskellige former for lys. Men det er kun godt, for det betyder, at vi kan lege med mange forskellige farver og påvirke forskellige dele af hjernen på samme tid,« siger Karl Deisseroth.
Selvom optogenetik altså har gjort det lettere for forskerne at undersøge, hvordan hjernen fungerer, så understregede Karl Deisseroth under foredraget, at der fortsat er lang vej, før vi forstår hjernen.
»Vi forstår stadig ikke hjernen så godt, som vi burde, og der er sikkert mysterier, som vi ikke vil være i stand til at løse. Men jeg tror også, at der er mange mysterier, som vi vil kunne løse i fremtiden,« lød det fra Karl Deisseroth.
