Eine fliege hat Sie nicht gegessen den ganzen Tag, und es ist am verhungern. Es findet ein Haufen von essbaren gallertartigen Schmiere und beginnt zu Essen, wenn ein grünes Licht angezeigt wird, und die Lebensmittel, die weit davon entfernt war köstlich, vor einem Augenblick, wird unwiderstehlich süß. Die Fliegen, angeregt durch den plötzlichen Verbesserung, isst mit erhöhter Vitalität. Aber seine Begeisterung schnell schwindet, wenn die grüne Lampe erlischt, und der Eigengeschmack der Zutaten wieder in seiner ursprünglichen Gleichmacherei.
„Die Fliegen, die Erfahrung war sehr real. Es war eine virtuelle Geschmack erstellt durch direktes Bearbeiten der Geschmack Neuronen“, sagt Carlos Ribeiro, Leiter des Verhaltens und der Stoffwechsel-Labor im Champalimaud Centre for the Unknown in Lissabon, Portugal. Zusammen mit seinem team Ribeiro entwickelt, die optoPAD: ein system, dass schafft „virtuelle Geschmack Realitäten“ in einer Weise, flexibel gepaart mit der fliege Verhalten. Sie beschreiben diese neue Technologie in einem wissenschaftlichen Artikel veröffentlicht in der Zeitschrift eLife.
Die optoPAD kombiniert zwei high-tech-Elementen: Erstens, die optogenetik, eine leistungsfähige Methode, um mit Licht zu Steuern, die Aktivität von Neuronen. Die fliege war kurz genießen appetitlicher Nahrung, denn seine süße-sensing-Neuronen wurden optogenetically aktiviert durch Einwirkung von grünem Licht.
Das zweite element des optoPAD ist ein zusätzliches system genannt flyPAD. „Die flyPAD verwendet touchscreen-Technologie zur überwachung der fliege Fütterung Verhalten. Nur, wie Ihr Telefon ist in der Lage zu erkennen, die Berührung deiner finger auf dem Bildschirm, flyPAD ist in der Lage zu erkennen, Wann immer die fliege berührt das Essen,“ erläutert José-Maria Moreira, einer der führenden co-Autoren der Studie.
Durch die Kombination flyPAD mit optogenetik konnten die Forscher in der Lage, Sie zu überwinden eine der wichtigsten Herausforderungen im Bereich der Fütterung Forschung: die präzise Steuerung Geschmackserlebnisse.
Im Gegensatz zu akustischen oder visuellen Informationen, die geändert werden können, die sofort und unabhängig von dem Tier, Verhalten, Tiere nur Erfahrung Geschmack Informationen, wenn Sie sich freiwillig berühren Sie das Essen mit Ihrer Zunge, oder Rüssel (in dem Fall das Fliegen). „Mit optoPAD, wir sind ständig überwachung der das Verhalten der fliege, um sicherzustellen, dass wir optogenetically verändern den Geschmack der Lebensmittel genau dann, wenn die fliege ist in Kontakt mit ihm,“ Moreira erklärt.
Geschmack und darüber hinaus
In dieser Studie, die zeigt, dass die optoPAD ist in der Lage, effektiv paar aktive Fütterung mit optogenetische Manipulation, die Forscher gezeigt, dass diese virtuellen Geschmack eine sehr Reale Wirkung auf das Verhalten der Fliegen. Zum Beispiel, Sie waren in der Lage, um die Fliegen zu Essen übermäßig durch optogenetically Aktivierung süß-sensing-Neuronen, oder machen die Fliegen aufhören zu Essen, unabhängig von hunger Ebene durch optogenetically Aktivierung bitter-sensing-Neuronen.
Für die Forscher, die Manipulation der Geschmack war ein guter Anfang, aber es war nicht genug. „Wir haben die optoPAD, weil wir daran interessiert sind zu verstehen, wie das Gehirn stellt eine der grundlegendsten Entscheidungen für die Gesundheit: was zu Essen“, sagt Dennis Goldschmidt, einem weiteren führenden co-Autor. „Aber Essen Entscheidungen hängen nicht nur von Geschmack. Viele Teile des Gehirns beteiligt sind, so wollten wir sicherstellen, dass optoPAD kann verwendet werden zur Untersuchung der Aktivität von Neuronen überall.“
Da Geschmack Neuronen befinden sich in dem Mund der fliege, das macht Sie leicht zugänglich für das Licht benötigt für manipulation, entschied sich das team für eine schwierige Zielgruppe: die Neuronen in der Mitte des Gehirns, die beteiligt sind, im springen Reaktionen.
Die Ergebnisse waren eindeutig: „Wie wir erwartet haben, optogenetische stimulation von diesen „springen“ Neuronen vorgenommen, die Fliegen, springen und stoppen Fütterung, die zeigen, dass in der Tat, wir können studieren, jedes neuron, unabhängig von seiner Position, um zu verstehen, seine Rolle im Gehirn ernährt-Schaltung“, sagt Goldschmidt.
Die nächsten Schritte
Obwohl optoPAD scheint wie eine fantastische Möglichkeit, Ernährung zu verbessern, ohne Kompromisse bei Geschmack, Ziel der Forscher ist die Verwendung dieser Technologie zur Verbesserung der menschlichen Lebens in einer mehr grundsätzlichen Weise. „Die Nahrung, die wir Essen, beeinflusst alle Aspekte unseres Lebens, einschließlich der Alterung, Fähigkeit zur Reproduktion, Lebensdauer, psychischen Zustand und die Stimmung“, sagt Ribeiro. „Doch, wie das Gehirn steuert die Wahl der Lebensmittel ist immer noch ein Rätsel. Die optoPAD können helfen uns zu identifizieren, die Neuronen und Gene, die möglicherweise einen direkten Einfluss auf die Ernährung und damit unser Wohlbefinden in den kommenden Jahren.“
Nun ist das team rüstet sich zum start einer Reihe von neuen Experimenten, und Sie sind frei, Sie teilen diese aufregende neue Technologie mit der wissenschaftlichen Gemeinschaft, indem Sie alle Baupläne und software frei verfügbar unter http://ribeirolab.org/optopad/.