Este posibil să nu fi văzut niciodată un pește zebră în persoană. Dar aruncați o privire asupra peștelui zebră din scurtul videoclip de mai sus și veți putea vedea ceva necunoscut anterior științei: o reprezentare vizuală a unui gând care se mișcă prin creierul unei creaturi vii.
Un grup de oameni de știință de la Institutul Național de Genetică din Japonia a anunțat realizarea neplăcută într-o lucrare publicată astăzi în Current Biology . Prin introducerea unei gene într-o larvă de pește zebra - adesea folosită în cercetare, deoarece întregul său corp este transparent - și folosind sonda care detectează florescența, au fost capabili să surprindă reacția mentală a peștelui la un parameciu de înot în timp real.
Cheia tehnologiei este o genă specială cunoscută sub numele de GCaMP, care reacționează la prezența ionilor de calciu prin creșterea florei. Întrucât activitatea neuronilor din creier implică creșteri rapide ale concentrațiilor ionilor de calciu, inserția genei determină zonele particulare din creierul unui pește zebra care sunt activate pentru a străluci puternic. Folosind o sondă sensibilă la florescență, oamenii de știință au putut monitoriza locațiile creierului peștilor care au fost activate în orice moment - și, astfel, să surprindă gândul peștelui în timp ce „înota” în jurul creierului.
Embrionii și larvele peștilor zebra sunt adesea utilizate în cercetare, deoarece sunt în mare parte translucide. Imagine prin Wikimedia Commons / Adam Amsterdam
Gândul particular surprins în videoclipul de mai sus a apărut după ce un paramecium (un organism unicelular pe care peștele îl consideră o sursă de hrană) a fost eliberat în mediul peștilor. Oamenii de știință știu că gândul este răspunsul direct al peștelui la parameciul în mișcare, deoarece, ca parte inițială a experimentului, au identificat neuronii particulari din creierul peștilor care răspund la mișcare și direcție.
Ei au trasat neuronii individuali responsabili de această sarcină, inducând peștele să urmeze vizual o mișcare punct pe un ecran și urmărirea neuronilor care au fost activați. Mai târziu, când au făcut același lucru pentru pește, deoarece a urmărit înotul parameciului, aceleași zone ale creierului s-au aprins, iar activitatea s-a mutat pe aceste zone în același mod prevăzut de hărțile mentale ca urmare a mișcării direcționale a parameciului. . De exemplu, când parameciul s-a mutat de la dreapta la stânga, activitatea neuronilor s-a mutat de la stânga la dreapta, din cauza modului în care harta vizuală a creierului este inversată în comparație cu câmpul vizual.
Nu este prima dată când GCaMP a fost introdus într-un pește zebra în scopuri imagistice, dar este prima dată când imaginile au fost capturate ca un videoclip în timp real, mai degrabă decât o imagine statică după fapt. Cercetătorii au realizat acest lucru prin dezvoltarea unei versiuni îmbunătățite a GCaMP, care este mai sensibilă la schimbările concentrației ionilor de calciu și care dă niveluri mai mari de florescență.
Realizarea este, în mod evident, o minune în sine, dar oamenii de știință implicați consideră că duce la o serie de aplicații practice. Dacă, de exemplu, oamenii de știință au avut capacitatea de a cartografia rapid părțile creierului afectate de o substanță chimică luată în considerare ca medicament, medicamente psihiatrice noi și eficiente ar putea fi mai ușor dezvoltate.
De asemenea, ei au în vedere deschiderea ușii către o varietate și mai uimitoare - și poate un pic tulburătoare (care, până la urmă, își dorește cu adevărat mintea să citească?) - aplicații care detectează gândirea. „Pe viitor, putem interpreta comportamentul unui animal, inclusiv învățarea și memoria, frica, bucuria sau mânia, pe baza activității unor combinații particulare de neuroni”, a spus Koichi Kawakami, unul dintre coautorii lucrării.
Este clar la ceva timp, dar această cercetare arată că conceptul de citire a gândurilor unui animal, analizând activitatea mentală, s-ar putea deplasa dincolo de ficțiunea științifică pentru a intra pe tărâmul aplicațiilor științifice reale.
