Всё сочувствие, на которое мы решились
 

Оптогенетика изменяет вкус еды

Муха не ела целый день, она голодна. Наконец, она находит кучу съедобного липкого желе. Она начинает есть, вдруг появляется зелёный свет — и прежде не очень привлекательная еда становится ужасно сладкой.

Оптогенетика изменяет вкус еды

Муха, возбуждённая внезапным улучшением, ест более энергично. Но эта энергия быстро угасает, когда исчезает зелёный свет и вкус пищи возвращается к изначальному.

Если задуматься об этой ситуации, можно предположить, что она является результатом добавления подсластителя или какого-то временного возбуждения. Но нет, ответ лежит в области, которую недавно можно было бы отнести только к научной фантастике.

«Опыт мухи был реален. Это был виртуальный вкус, созданный с помощью манипуляций вкусовыми нейронами», — говорит Карлуш Рибейру (Carlos Ribeiro), руководитель лаборатории поведения и метаболизма Фонда Шампалимо (порт. Fundação Champalimaud) в Лиссабоне. Вместе со своей командой Рибейру разработал optoPAD — систему, создающую «виртуальные вкусовые реальности», сочетающиеся с поведением мухи. Технология описана в статье, опубликованной в eLife.

OptoPAD сочетает в себе две высокотехнологичные составляющие. Во-первых, оптогенетику, метод, использующий свет для контроля активности нейронов (для их буквального «включения» и «выключения»). Например, упомянутая муха ненадолго стала наслаждаться более аппетитной пищей, потому что её нейроны, чувствительные к сладкому, активировались оптогенетически при воздействии зелёного света.

Вторая составляющая optoPAD — разработанная ранее в лаборатории дополнительная система flyPAD. «FlyPAD использует технологию сенсорного экрана для контроля поведения мухи при принятии пищи. Подобно тому, как смартфон способен распознать прикосновение пальца к экрану, flyPAD распознаёт прикосновение мухи к пище», — объясняет Жозе-Мария Морейра (José-Maria Moreira), один из ведущих соавторов исследования.

Совместив flyPAD с оптогенетикой, исследователи смогли преодолеть одну из главных проблем в области исследования питания — точный контроль вкусовых ощущений.

В отличие от слуховой и визуальной информации, подверженной мгновенному и независимому от поведения животного изменению, животные получают информацию о вкусе только тогда, когда добровольно прикасаются к пище языком или хоботком (в случае мухи). «С помощью optoPAD мы постоянно отслеживаем поведение мухи, чтобы убедиться, что мы меняем вкус пищи оптогенетически именно тогда, когда муха соприкасается с ней», — объясняет Морейра.

В исследовании, показывающем, что optoPAD способен эффективно сочетать активное употребление пищи с оптогенетическими манипуляциями, исследователи показывают, что виртуальные вкусы оказывают реальное влияние на поведение мух.

Например, они могут заставить муху есть слишком много, оптогенетически активируя нейроны, чувствительные к сладкому, или заставить её прекратить есть вообще, независимо от того, насколько она голодна, активируя нейроны, чувствительные к горькому.

Для исследователей манипуляции со вкусом — только начало, но этого недостаточно. «Мы разработали optoPAD, потому что нам интересно понять, как мозг принимает одно из самых фундаментальных решений для здоровья: какую пищу употреблять, — говорит Деннис Гольдшмидт (Dennis Goldschmidt), один из авторов исследования. — Но выбор пищи зависит не только от вкуса, поэтому мы хотели убедиться, что optoPAD может быть использован для изучения активности любых нейронов».

Поскольку нейроны вкуса расположены во рту у мухи, это делает их доступными для манипуляций с помощью света. Для дальнейших исследований команда выбрала в качестве цели более сложный механизм — нейроны, участвующие в прыжковых реакциях.

Результат был предсказуем: «Как мы ожидали, оптогенетическая стимуляция нейронов, отвечающих за прыжки, заставляла мух прыгать, прекращая питание. Это доказывает, что мы можем изучать любой нейрон, независимо от его местоположения, чтобы понять его роль в цепи, отвечающей за питание», — говорит Гольдшмидт.

Хотя optoPAD кажется фантастическим способом улучшения питания без ущерба для вкуса, цель исследователей заключается в использовании этой технологии для улучшения жизни человека более фундаментальным образом. «Пища, которую мы едим, влияет на все аспекты нашей жизни, включая старение, способность к воспроизводству, психическое состояние и настроение, — говорит Рибейру. — И всё же то, как мозг выбирает пищу, остаётся загадкой. OptoPAD может помочь нам определить нейроны и гены, оказывающие непосредственное влияние на питание и, следовательно, наше благополучие».

Сейчас команда готовится начать новую серию экспериментов, и уже делится новой технологией с научным сообществом. Все чертежи и программное обеспечение выложены в открытый доступ.

«Мы ожидаем, что гибкость optoPAD позволит исследователям изучать не только пищевое поведение, но и то, как мухи адаптируют поведение к сложным условиям окружающей среды, что, в свою очередь, может привести к выявлению новых нейронных цепочек», — заключает Рибейру.

Подготовка материала: Лина Медведева

Ссылка на источник

Просмотров
Всего:
620 | За месяц: 0 | За неделю: 0 | За сутки: 0