Nahlížení do mozku jsme si zvykli spojovat s pojmem magnetická rezonance. Podle článku na populárně – vědeckém serveru osel.cz ale japonští vědci na potěru kaprovité rybky ukázali, že s využitím genetických modifikací to jde i levněji.

Kolektiv japonských genetiků pod vedením Koichi Kawakamiho ze Saitama University využil ke sledování mozkové aktivity indikátoru, který pokusným rybkám zabudovali do jejich DNA. Zajistili tím jeho přítomnost v mozku. Zobrazují tak přímo reakce neuronů, a to bez jakékoliv časové prodlevy. V publikaci se zmiňují o molekule GCaMP. Pod poněkud zavádějícím označením se totiž skrývá komplikované „soumolekulí“ reagující na přítomnost vápníkových iontů. Vzniká kouzlením s rybími i cizími geny. Součástí je i gen pro zeleně fluoreskující protein, který je propojen s genem pro kalmodulin a ještě enzym kinázu. Kalmodulin je protein, který reaguje na vápník změnou tvaru své molekuly, čímž v místě výskytu Ca 2+ iontů, fluorescenci zjasňuje.

I když mozkové buňky lenoší, mají na svém povrchu membránový potenciál (membrána je polarizována). Přenos vzruchu zahájí změnou koncentrací iontů sodíku a draslíku. Významným hráčem je i vápník. Membrána je pro něj ale jen velmi málo propustná. Přenos informace spočívá ve vlnách depolarizace membrány, v nichž hraje roli otevírání iontových kanálů. Šířením takové vlny po povrchu neuronu roste koncentrace vápenatých iontů v buňce. Právě toho využívá metoda vizualizace nervového vzruchu, v níž hlavní roli hraje proteinový fluorescenční indikátor. Podle schopnosti měnit barvu se mu někdy říká protein chameleon.

Japonští vědci si ke svým modifikujícím hrátkám vybrali kaprovitou rybku danio pruhované. Má totiž tělo téměř průhledné a je jí tak dobře vidět až do hlavy. Jakmile rybě před nos vypustili nálevníka (trepku), zelené záblesky hned prozradily, kterou část mozku jí její oblíbená potrava zaujala. Pokud prvok rejdil okolo levého oka, zaměstnával neurony pravého zrakového laloku (optickém tectu). Přesunul-li se na stranu pravou, problikávala rybě opačná polovina mozku. Trepčí rejdění sem a tam se kupodivu hodně podobnými svítícími pokrouceninami odráželo i v rybím mozku.

Genetické modifikace se v rukou neurologů staly nástrojem, který jim dovoluje sledovat mozkové pochody, aniž by museli vpichovat zvířatům do mozku elektrody, nebo mít k dispozici drahou funkční magnetickou rezonanci. Blikající neurony by jim měly rychle a levně prověřovat, co mozku škodí a co prospívá. To by mohlo přispět k nacházení nových léků využitelných v psychiatrii. Očekává se i rychlejší poodhalování tajů autistických mozků,procesů formování paměti či vybavování si vzpomínek.

Zdroj: www.osel.cz, primární zdroj: Akira Muto, Masamichi Ohkura, Gembu Abe, Junichi Nakai, Koichi Kawakami.: Real-Time Visualization of Neuronal Activity during Perception, Current Biology, 31 January 2013, Foto: Genetické modifikace činí neviditelné viditelným (Kredit: Muto, National Inst. Of Genetics, Japan)