This post is also available in Engels.
Je ziet het vaak in science-fictionfilms: hersenen die op afstand bestuurd worden met bijvoorbeeld een chip. Maar is dat echt fictie? Bij muizen kan dit al, door middel van ‘optogenetica’.
In de film The Eternal Sunshine of the Spotless Mind raken Joel en Clementine verliefd op elkaar, zonder zich te herinneren dat ze al eerder een relatie met elkaar hebben gehad. In deze film wist een bedrijf nare herinneringen bij zijn klanten met behulp van hersenwetenschap. In de echte wereld kan dat nog niet bij mensen. Maar wist je dat het bij muizen al wel kan? Hersenwetenschappers hebben een manier ontwikkeld om hersencellen van muizen op afstand aan- en uit te schakelen: optogenetica.
De uitvinders van deze techniek wilden hersencellen kunnen besturen met behulp van licht. Het probleem is echter dat hersencellen niet lichtgevoelig zijn. Hoe laat je ze dan toch reageren op een laserstraal? Door bepaalde eiwitten die wél op licht reageren, zoals eiwitten in je oog, te kopiëren naar het brein. Dat wordt gedaan door een speciaal virus in het muizenbrein te spuiten dat het genetische recept voor de lichtgevoelige eiwitten activeert. En dan? Dan wordt het brein simpelweg beschenen met een laserstraal, waardoor de nu lichtgevoelige cellen een hersensignaal afgeven.
Optogenetica: het blauwe licht activeert alleen de cellen die lichtgevoelige eiwitten bevatten.
Afbeelding bewerkt door Lieke, licentie CC BY-SA.
Precisiewerk
Optogenetica heeft als voordeel dat het ontzettend specifiek is. Je kunt heel precies bepalen welke cellen je met licht activeert. Ook de periode dat je de cellen activeert kun je heel nauwkeurig afstellen. Zodra je het licht aanzet gaan de cellen vuren, en zodra je het licht weer uitzet houdt de activatie op. Dit in tegenstelling tot bijvoorbeeld medicijnen, die vaak niet gericht zijn op een klein groepje cellen, maar op grote delen van de hersenen, en een langer durende werking hebben.
Door het toepassen van optogenetica kunnen wetenschappers onderzoeken wat de functies zijn van bepaalde cellen en kunnen ze hersennetwerken in kaart brengen. Door de juiste groep cellen in bepaalde hersengebieden te activeren of te deactiveren begint een muis bijvoorbeeld met lopen, of gaat hij plotseling eten. Ook is het mogelijk om een muis zich iets te laten herinneren wat hij nooit heeft meegemaakt, of een negatieve emotie die hoort bij een specifieke herinnering te veranderen in een positieve emotie. Ongelooflijk, toch?
Toekomstmuziek
Ontwikkelingen zijn nu gaande op het gebied van optogenetica in mensen. RetroSense Therapeutics in de Amerikaanse staat Michigan is een klinische trial gestart om een oogziekte te behandelen. Ook zou het over een tijd mogelijk kunnen zijn om neurologische aandoeningen zoals epilepsie en Parkinson te behandelen met optogenetica. Herinneringen van mensen wissen, zoals in The Eternal Sunshine of the Spotless Mind, zal voorlopig echter nog science fiction blijven.
Deze blog is geschreven door gastblogger Lieke Hofmans. Lieke is promovenda aan het Donders Instituut en doet onderzoek naar de rol van dopamine in cognitie. Daarnaast is ze vaak op de atletiekbaan te vinden.
Redactie: Jeroen.
