Avanzamenti in 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
Un'intervista con il Dott. Karl Deisseroth, M.D., Ph.D., ha condotto da ora ad aprile Cashin-Garbutt, il MA (Cantab)

Potete fare Prego un'introduzione al optogenetics? Come questa tecnologia è stata ispirata dalla psichiatria?

Optogenetics è un modo di introdurre le informazioni nel cervello facendo uso di indicatore luminoso, mira alle celle specifiche o alle connessioni attraverso il cervello. È veloce, come la segnalazione del cervello e le guide che comunicate con circuiti neurali in un linguaggio più simile a che cosa è usato normalmente all'interno del cervello.

segnalazione del cervello

Può essere effettuata nel comportamento dei mammiferi che effettuano le mansioni complesse, anche il comportamento sociale e la memoria e quella poi apre la porta alla comprensione ad un livello più profondo, non solo come le cose funzionano, ma come possono non riuscire a lavorare in psicologia e neurologia.

Neuroni Gestenti con Indicatore Luminoso da AZoNetwork su Vimeo.

È pensato comunemente fra gli psichiatri ed i neurologi che non c' sia una comprensione abbastanza profonda del cervello per sviluppare i generi di nuovi trattamenti con la specificità e la precisione state necessaria per riuscire. È ritenuto nell'intera comunità, se stiate facendo la terapia di conversazione per i pazienti, stiate dando i farmaci sotto forma di pillole, o stiate dando i trattamenti di stimolo del cervello.

Fortunatamente, lo scopo di sviluppo dei modi precisi di collegare mediante interfaccia al cervello non è solo importante per la psichiatria, ma è egualmente importante per la neuroscienza di base anche e quello è stato una delle applicazioni più emozionanti del optogenetics. Il Mio laboratorio è soprattutto un laboratorio di scienza di base, studiante che cosa possiamo fare in termini di avanzamento della nostra comprensione fondamentale del cervello.

Come il optogenetics inserisce nel più vasto contesto degli esperimenti in neuroscienza?

Optogenetics si è trasformato in in una tecnica equo standard, ci sono migliaia e migliaia di laboratori e di documenti intorno al mondo che sono emerso facendo uso di. Fa parte del braccio causale del toolkit usato per provare se qualcosa è necessario o sufficiente ad un trattamento, per esempio se un reticolo di attività in un genere particolare di cella è necessario o sufficiente per la fisiologia o il comportamento.

c'è molta altra tecnologia meravigliosa in neuroscienza, c'è genetico molto potente e l'anatomia foggia per esempio. Dove il optogenetics è andato d'accordo è questo è come potete provare se l'attività è causale importante.

Che sfide il optogenetics permette che noi sormontiamo?

Per molti anni, i neuroscenziati efficacemente stanno studiando le correlazioni. Optogenetics vi cattura a partire dall'osservazione e dalle correlazioni e vi cattura alla causalità.

Questa limitazione è qualcosa che il optogenetics indirizzato per il campo e sia molto sinergico con tutto il altro bello e lavoro fondamentale in neuroscienza. Egualmente fornisce il tipo specificità e la velocità delle cellule che gli approcci priori non potrebbero abbastanza assicurare.

Che aspetto del optogenetics riguarderete nel vostro Wallace H. Coulter Lecture a Pittcon 2017?

Parlerò della comprensione emergente in come le proteine optogenetic stesse funzionano. Sono prima realmente un chimico e un biochimico che ed Io hanno molto tempo votato in questi ultimi otto anni o in modo da a capire questi canali ionici attivati leggeri.

Queste sono le proteine che mettiamo nelle celle per rendere loro rispondere ad indicatore luminoso, essi sono belle proteine anche separate dalle loro applicazioni optogenetic. Vengono dalle alghe e da altri microrganismi permettendo che gli animali rispondano ad indicatore luminoso, in modo da a Pittcon, parlerò di come queste proteine funzionano, che saranno di interesse particolare a tipo molecolare ricercatori.

Egualmente parlerò di come la nostra comprensione più profonda di quelle proteine ha permesso che noi sviluppassimo i nuovi approcci optogenetic. Abbiamo potuti fare i mutanti e le nuove versioni di queste proteine perché abbiamo una comprensione strutturale e meccanicistica profonda della proteina stessa. Quello piombo noi ai generi completamente nuovi di esperimenti di optogenetics. Parlerò di come questa chimica di base piombo ai nuovi sviluppi della neuroscienza.

Che altro discuterete nella vostra conversazione? Discuterete il metodo di CHIAREZZA?

Recentemente, ci sono stati molto lavoro su CHIAREZZA e tutti i metodi che sono venuto da ed in modo da parlerò di quello pure. Che Cosa molta gente sta facendo, compreso il mio proprio laboratorio, sta fondendo le tecniche in un flusso di lavoro comune.

Una Volta Che avete stabilito una cella che particolare il tipo è importante nel comportamento di un animale facendo uso del optogenetics, voi può poi ottenere le reti di quelle stesse celle facendo uso di CHIAREZZA. Quello gli permette di vedere la connettività, lo schema circuitale, di quelle stesse celle che conoscete siete importante nell'attività che causa il comportamento. Quello è un grande passo avanti e molti laboratori stanno usando questa tecnica, ci ha aiutati a cominciare avanzare verso con una comprensione integrante di come i circuiti neurali provocano i comportamenti complessi.

Quali tecniche sono state più importanti al vostro lavoro?

Attualmente, usiamo molte ottica, la rappresentazione, l'elettrofisiologia e l'analisi ed essi di calcolo hanno flussi di dati bei ma complessi importanti diventati specialmente di creazione che potremmo nemmeno immaginare prima.

Da un singolo mouse che otteniamo i Terabyte dei dati di attività e strutturali e poi quando cominciamo fare i numerosi esperimenti e verificare molta dinamica della popolazione studiata attraverso molti animali, questo ottiene di essere abbastanza provocatorio ed in modo da abbiamo bisogno dei metodi molto avanzati di calcolo, che sono stati importanti anche.

Come gli avanzamenti nella tecnologia hanno urtato la vostra ricerca?

Abbiamo aiutato la spinta molte cose in avanti, ma molto ha costruito sull'esplorazione del lavoro in altre discipline, per esempio, laser. Gli avanzamenti in laser e nella tecnologia del LED è stato estremamente importanti per il optogenetics.

L'Più Alta computazione della velocità, le unità di GPU, nuvola che computa e poi avanzano nella genetica pure. La virologia Di Base egualmente è stata molto utile.

Molto che cosa abbiamo potuti fare, anche se abbiamo avuti ha voluto a, noi non potrebbe farlo 20 anni fa perché questi altri campi supportanti non avevano raggiunto il loro stato corrente.

Che ulteriori sviluppi gradite vedere?

Stiamo migliorando all'accoppiamento o precisamente ad alterare dei reticoli naturali di attività. Possiamo giocare in tutto il reticolo di attività che vogliamo, ma la domanda è quanto fa molto attentamente che somigliano ad un reticolo naturale?

Per rispondere a quella domanda, in primo luogo avete ottenuto di individuare i reticoli naturali per vedere che cosa sta accadendo naturalmente. Abbiamo ottenuto molto meglio a quello e così attualmente potete ora abbinare i reticoli naturali di attività facendo uso del optogenetics e quello è qualcosa che abbia voluto vedere più di.

Quello richiede ancora un altra unione dei campi che combinano la rappresentazione, raccolta di indicatore luminoso, con il gioco dentro o la fornitura dell'indicatore luminoso e fare che interamente attraverso la stessa unità e lo stesso sistema ad un'alta velocità e perfino ad un modo del ciclo chiuso che è molto potente.

Che Cosa sono voi che esaminate in avanti a Pittcon 2017?

Gradisco le vaste, riunioni interdisciplinari e quantitative dove posso imparare le cose differenti, forse non qualcosa che stia cercando specificamente. Guardo in avanti a quello più di qualche cosa, appena ottenendo esposto a qualcosa che non sia stato in mio percorso normale.

Che Pittcon Può fare per Voi da AZoNetwork su Vimeo.

Che Cosa sono le vostre pianificazioni future della ricerca?

Vogliamo continuare avanzare il optogenetics e la CHIAREZZA ed usando insieme allo scopo di comprensione come i comportamenti adattabili e maladaptive risultano dai reticoli di attività del circuito. C'è molto più di fare.

Poichè uno psichiatra Io sto sperando che possiamo continuare a capire queste domande profonde circa ansia, la depressione, tossicodipendenza ed ottiene ad un livello in cui possiamo ottenere molto precisamente alla natura del problema di un paziente. Poi seguire questo con i trattamenti individualizzati, ma questo può essere molto in seguito.

Vogliamo potere muoverci dopo l'ambiguità e potere segnare esattamente la biologia con esattezza dietro che pazienti intensamente stanno soffrendo. Ciò sarà un grande passo avanti per i pazienti, le famiglie e la società.

Dove possono i lettori trovare più informazioni?

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