Avances dans l'optogenetics

Thought LeadersKarl Deisseroth, M.D., Ph.D.D.H. Chen Professor of Bioengineering, Psychiatry
and Behavioral Sciences, Stanford University

Investigator of the Howard Hughes Medical Institute
Une entrevue avec M. Karl Deisseroth, M.D., Ph.D., a conduit avant avril Cashin-Garbutt, MAMANS (Cantab)

Pouvez-vous Veuillez donner une introduction à l'optogenetics ? Comment cette technologie a-t-elle été inspirée par la psychiatrie ?

Optogenetics est une voie d'introduire l'information dans le cerveau utilisant la lumière, il vise les cellules ou les connexions particulières en travers du cerveau. Il est rapide, comme la signalisation de cerveau, et les aides que vous communiquez avec les circuits neuraux dans un langage plus assimilé à ce qui est normalement utilisé dans le cerveau.

signalisation de cerveau

Elle peut être effectuée en se comportant des mammifères effectuant des tâches complexes, même le comportement social et la mémoire, et cela ouvre alors la trappe à la compréhension à un niveau plus profond, non seulement comment les choses fonctionnent, mais comment elles peuvent pour fonctionner en psychologie et neurologie.

Neurones de Réglage avec la Lumière d'AZoNetwork sur Vimeo.

On le pense généralement parmi des psychiatres et des neurologues qu'il n'y a pas assez profonde une compréhension du cerveau pour établir les genres de demandes de règlement neuves avec la spécificité et la précision requises être réussi. On le ressent dans la communauté entière, si vous faites le traitement d'entretien pour des patients, donnez des médicaments sous forme de pilules, ou donnez des demandes de règlement de stimulation de cerveau.

Heureusement, l'objectif d'établir des voies précises de l'interfaçage avec le cerveau n'est pas simplement important pour la psychiatrie, mais il est également important pour la neurologie de base aussi, et cela est été l'une des applications les plus passionnantes de l'optogenetics. Mon laboratoire est principalement un laboratoire de science fondamentale, vérifiant ce que nous pouvons faire en termes d'avancer notre compréhension principale du cerveau.

Comment l'optogenetics s'insère-t-il dans le contexte plus grand des expériences en neurologie ?

Optogenetics est devenu une technique assez normale, il y a des milliers de laboratoires et de papiers autour du monde qui ont apparu utilisant lui. Ce fait partie du bras causal du kit d'utilitaires employé pour tester si quelque chose est nécessaire ou suffisante à un procédé, par exemple si une configuration d'activité dans un type particulier de cellule est nécessaire ou suffisante pour la physiologie ou le comportement.

il y a beaucoup d'autre technologie merveilleuse en neurologie, il y a de génétique très puissant et l'anatomie usine par exemple. Là Où les ajustements d'optogenetics est dedans c'est comment vous pouvez tester si l'activité est causal importante.

Quels défis l'optogenetics nous permet-il de surmonter ?

Depuis de nombreuses années, les neurologistes avaient effectivement étudié des corrélations. Optogenetics vous prend à partir de l'observation et des corrélations et vous porte à la causalité.

Cette limitation est quelque chose qui l'optogenetics adressé pour la zone, et est très synergique avec tout l'autre beau et fondamental travail en neurologie. Elle fournit également le type la spécificité et la vitesse de cellules que les élans antérieurs ne pourraient pas bien fournir.

Quel aspect d'optogenetics couvrirez-vous dans votre Wallace H. Coulter Lecture chez Pittcon 2017 ?

Je parlerai de l'analyse apparaissante dans la façon dont les protéines optogenetic elles-mêmes fonctionnent. Je suis réellement un pharmacien et un biochimiste avant qui, et Moi ont consacré beaucoup de temps au cours des huit dernières années ou ainsi à comprendre ces derniers les canaux ioniques lancés légers.

Ce sont les protéines que nous mettons dans des cellules afin de leur effectuer répondre à la lumière, elles sont de belles protéines même séparées de leurs applications optogenetic. Elles viennent des algues et d'autres micros-organismes permettant aux animaux de répondre à la lumière, ainsi chez Pittcon, Je parlerai de comment ces protéines fonctionnent, qui seront d'intérêt particulier au type moléculaire chercheurs.

Je parlerai également de comment notre compréhension plus profonde de ces protéines nous a permise d'établir des élans optogenetic neufs. Nous avons pu effectuer des mutants et des versions neuves de ces protéines parce que nous avons une compréhension structurelle et mécaniste profonde de la protéine elle-même. Cela nous a aboutis aux genres totalement neufs d'expériences d'optogenetics. Je parlerai de comment cette chimie de base a mené aux avances neuves en neurologie.

Que discuterez-vous dans votre entretien ? Discuterez-vous la méthode de CLARTÉ ?

Récent, il y est eu beaucoup de travail sur la CLARTÉ et toutes les méthodes qui sont venus de elle et ainsi Je parlerai de cela aussi bien. Ce Que beaucoup de gens font, y compris mon propre laboratoire, fusionne les techniques dans un flux de travail commun.

Une Fois Que vous avez déterminé une cellule particulière que le type est important dans le comportement d'un animal utilisant l'optogenetics, vous peut alors obtenir les réseaux de ces mêmes cellules utilisant la CLARTÉ. Cela te permet de voir la connectivité, le schéma de circuit, de ces mêmes cellules que vous connaissez êtes important dans l'activité entraînant le comportement. C'est une étape importante avant et beaucoup de laboratoires utilisent cette technique, il nous a aidés à commencer à déménager vers avec une compréhension intégratrice de la façon dont les circuits neuraux provoquent des comportements complexes.

Quelles techniques ont été les plus importantes pour votre travail ?

De nos jours, nous utilisons beaucoup de blocs optiques, représentation, électrophysiologie et l'analyse et eux de calcul ont de beaux mais complexes flux de données importants étés en particulier de produire que nous ne pourrions pas même imaginer avant.

D'une souris unique que nous obtenons des Terabyte des données structurelles et d'activité et puis quand nous commençons à faire de nombreuses expériences et à tester beaucoup de dynamique de la population étudiée en travers de beaucoup d'animaux, ceci obtient d'être tout à fait provocant, et ainsi nous avons besoin des méthodes très avancées de calcul, qui ont été importantes aussi.

Comment les avances dans la technologie ont-elles influencé votre recherche ?

Nous avons aidé la poussée beaucoup de choses vers l'avant, mais beaucoup d'elle a établi sur frayer un chemin le travail dans d'autres disciplines, par exemple, lasers. Les avances dans le laser et la technologie de LED a été extrêmement importante pour l'optogenetics.

Calculer Plus Élevé de vitesse, dispositifs de GPU, nuage calculant, et avance alors en génétique aussi bien. La Virologie fondamentale a également été de grande valeur.

Beaucoup de ce que nous avons pu faire, même si nous avons eu a voulu à, nous ne pourrait pas l'avoir faite il y a 20 ans parce que ces autres zones supportantes n'avaient pas atteint leur état actuel.

Quels développements ultérieurs aimez-vous voir ?

Nous atteignons mieux apparier ou modifier avec précision les configurations naturelles de l'activité. Nous pouvons jouer dans n'importe quelle configuration d'activité que nous voulons, mais la question est-elle comment fait attentivement qui ressemblent à une configuration naturelle ?

Pour répondre à cette question, vous avez d'abord obtenu de trouver les configurations naturelles pour voir ce qui se produit naturellement. Nous avons en eu bien mieux après celui, et tellement de nos jours vous pouvez maintenant apparier les configurations naturelles d'activité utilisant l'optogenetics et c'est quelque chose que Je voudrais voir plus de.

Cela exige encore un autre syndicat des zones combinant la représentation, ramassage de la lumière, avec jouer dedans ou fournir la lumière, et faire que tout par le même dispositif, et le même système à une grande vitesse, et même d'une mode de boucle bloquée qui est très puissante.

Quelle êtes-vous attendant avec intérêt chez Pittcon 2017 ?

J'aime les contacts grands, interdisciplinaires, quantitatifs où Je peux apprendre différentes choses, peut-être pas quelque chose que Je recherche particulièrement. J'attends avec intérêt celui plus que n'importe quoi, juste obtenant exposé à quelque chose qui ne serait pas dans mon chemin normal.

Quel Pittcon Peut faire pour Vous d'AZoNetwork sur Vimeo.

Quels sont vos futurs programmes de recherche ?

Nous voulons continuer à avancer l'optogenetics et la CLARTÉ, et à les utiliser avec l'objectif de comprendre comment les comportements adaptatifs et maladaptive résultent des configurations d'activité de circuit. Il y a beaucoup plus de faire.

Car un psychiatre J'espère que nous pourrons continuer de comprendre ces questions profondes au sujet d'inquiétude, la dépression, toxicomanie, et obtiennent à un niveau où nous pouvons obtenir à la nature du problème d'un patient très avec précision. Suivre Alors ceci avec des demandes de règlement personnalisées, mais ceci peut être beaucoup plus tard.

Nous voulons pouvoir déménager au delà de l'ambiguïté et pouvoir indiquer exactement exact la biologie derrière de quels patients souffrent intensément. Ce sera une étape importante vers l'avant pour les patients, les familles, et la société.

Où peuvent les lecteurs trouver plus d'informations ?

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