Μπορεί να μην είχατε ποτέ δει ένα zebrafish στο πρόσωπο. Αλλά ρίξτε μια ματιά στο zebrafish στο σύντομο βίντεο παραπάνω και θα πάρετε για να δείτε κάτι προηγουμένως άγνωστο στην επιστήμη: μια οπτική αναπαράσταση μιας σκέψης που κινείται μέσα από ένα εγκέφαλο ενός ζωντανού πλάσματος.
Μια ομάδα επιστημόνων από το Εθνικό Ινστιτούτο Γενετικής της Ιαπωνίας ανακοίνωσε το καταπληκτικό επίτευγμα σε ένα έγγραφο που δημοσιεύθηκε σήμερα στο Current Biology . Εισάγοντας ένα γονίδιο σε μια προνύμφες zebrafish-που χρησιμοποιούνται συχνά στην έρευνα επειδή ολόκληρο το σώμα του είναι διαφανές- και χρησιμοποιώντας ανιχνευτή που ανιχνεύει τη φθορά, κατάφεραν να καταγράψουν τη διανοητική αντίδραση του ψαριού σε ένα παραμετρικό κολύμπι σε πραγματικό χρόνο.
Το κλειδί για την τεχνολογία είναι ένα ειδικό γονίδιο γνωστό ως GCaMP το οποίο αντιδρά στην παρουσία ιόντων ασβεστίου αυξάνοντας τη φλόγα. Δεδομένου ότι η δραστηριότητα των νευρώνων στον εγκέφαλο συνεπάγεται ταχείες αυξήσεις στις συγκεντρώσεις ιόντων ασβεστίου, η εισαγωγή του γονιδίου προκαλεί τις συγκεκριμένες περιοχές σε έναν εγκέφαλο του zebrafish που ενεργοποιούνται για να λάμψουν έντονα. Χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα ευαίσθητο στην καταπληξία, οι επιστήμονες μπόρεσαν να παρακολουθήσουν τις θέσεις του εγκεφάλου του ψαριού που ενεργοποιήθηκαν σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή - και έτσι, να συλλάβουν τη σκέψη του ψαριού καθώς "κολύμπησε" γύρω από τον εγκέφαλο.
Τα έμβρυα και οι προνύμφες Zebrafish χρησιμοποιούνται συχνά στην έρευνα επειδή είναι σε μεγάλο βαθμό ημιδιαφανή. Εικόνα μέσω του Wikimedia Commons / Adam του Άμστερνταμ
Η ιδιαίτερη σκέψη που καταγράφηκε στο παραπάνω βίντεο συνέβη αφού το paramecium (ένας μονοκύτταρος οργανισμός που τα ψάρια θεωρεί πηγή τροφής) απελευθερώθηκε στο περιβάλλον του ψαριού. Οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι η σκέψη είναι η άμεση αντίδραση του ψαριού στο κινούμενο παραμετρικό, διότι, ως αρχικό μέρος του πειράματος, αναγνώρισαν τους συγκεκριμένους νευρώνες του εγκεφάλου του ψαριού που ανταποκρίνονται στην κίνηση και την κατεύθυνση.
Έγραψαν τους ξεχωριστούς νευρώνες που ήταν υπεύθυνοι για αυτό το καθήκον, προτρέποντας το ψάρι να παρακολουθήσει οπτικά μια κηλίδα που κινείται σε μια οθόνη και εντοπίζοντας τους νευρώνες που ενεργοποιήθηκαν. Αργότερα, όταν έκαναν το ίδιο για τα ψάρια καθώς παρακολουθούσαν το κολύμπι paramecium, ανάγονται οι ίδιες περιοχές του εγκεφάλου και η δραστηριότητα μετακινήθηκε σε αυτές τις περιοχές με τον ίδιο τρόπο που προέβλεπαν οι διανοητικοί χάρτες ως αποτέλεσμα της κατευθυντικής κίνησης του parametium . Για παράδειγμα, όταν το parametium μετακινηθεί από τα δεξιά προς τα αριστερά, η δραστηριότητα των νευρώνων μετακινήθηκε από αριστερά προς τα δεξιά, λόγω του τρόπου με τον οποίο ο οπτικός χάρτης του εγκεφάλου αντιστρέφεται σε σύγκριση με το οπτικό πεδίο.
Δεν είναι η πρώτη φορά που το GCaMP έχει εισαχθεί σε ένα zebrafish για σκοπούς απεικόνισης, αλλά είναι η πρώτη φορά που οι εικόνες έχουν καταγραφεί ως βίντεο σε πραγματικό χρόνο και όχι ως στατική εικόνα μετά το γεγονός. Οι ερευνητές το πέτυχαν αυτό αναπτύσσοντας μια βελτιωμένη έκδοση του GCaMP που είναι πιο ευαίσθητη στις μεταβολές της συγκέντρωσης ιόντων ασβεστίου και εκπέμπει μεγαλύτερα επίπεδα φθορισμού.
Το επίτευγμα είναι προφανώς ένα θαύμα από μόνο του, αλλά οι εμπλεκόμενοι επιστήμονες το βλέπουν αυτό που οδηγεί σε μια σειρά πρακτικών εφαρμογών. Εάν, για παράδειγμα, οι επιστήμονες είχαν τη δυνατότητα να χαρτογραφούν γρήγορα τα μέρη του εγκεφάλου που επηρεάστηκαν από μια χημική ουσία που θεωρείται ως φάρμακο, θα μπορούσαν να αναπτυχθούν ευκολότερα νέα και αποτελεσματικά ψυχιατρικά φάρμακα.
Θεωρούν επίσης ότι ανοίγει την πόρτα σε μια ποικιλία από ακόμα πιο καταπληκτικά - και ίσως λίγο ενοχλητικά (τα οποία, τελικά, θέλουν πραγματικά το μυαλό τους να διαβάσουν;) - εφαρμογές ανίχνευσης σκέψης. "Στο μέλλον, μπορούμε να ερμηνεύσουμε τη συμπεριφορά ενός ζώου, συμπεριλαμβανομένης της μάθησης και της μνήμης, του φόβου, της χαράς ή της οργής, με βάση τη δραστηριότητα συγκεκριμένων συνδυασμών νευρώνων", δήλωσε ο συνάδελφος Koichi Kawakami.
Είναι σαφές ότι έχει περάσει κάποιο χρονικό διάστημα, αλλά αυτή η έρευνα δείχνει ότι η έννοια της ανάγνωσης των σκέψεων ενός ζώου με την ανάλυση της ψυχικής του δραστηριότητας μπορεί να κινηθεί πέρα από την επιστημονική φαντασία για να εισέλθει στη σφαίρα των πραγματικών εφαρμογών της επιστήμης.
