التعديل الوراثي يتيح التحكّم بالفئران عبر الديود الباعث للضوء LED

إن أحد أهم التحديات التي يتم مواجهتها في مجال أبحاث علم الأعصاب هو إيجاد طريقة لإجبار مجموعات معينة من الخلايا العصبية على التنشّط، كي يتمكنوا من مراقبتها. وفي حين أنه يمكن استخدام بعض الأدوية والعلاجات التي تعتمد على الكهرباء لإثارة الخلايا العصبية، إلا أنها محدودة جداً من حيث النوعية وغالباً ما تتطلب استخدام أقطاب كهربائية ضخمة توضع على فروة رأس الكائن الذي تُجرى الدراسة عليه.
ويعدّ علم الوراثة البصري أحد المجالات الجديدة نسبياً والذي يجمع بين علم الأعصاب وعلم الوراثة. ففي سبعينيات القرن العشرين، اكتشف العلماء الأوبسينات، وهي نوع من البروتينات الحساسة للضوء. ثم وجد علماء الأعصاب وسيلة لتضمين هذه الأوبسينات في الشفرة الوراثية لخلايا عصبية محددة بحيث تصبح هذه الخلايا العصبية نشطة عندما يتم تسليط الضوء عليها. ويمكن للعلماء بعد ذلك تصميم كائنات للاختبار تحوي تلك الخلايا العصبية المعدلة، والتحكم بنشاط الدماغ لديها باستخدام الضوء.
وكان الجزء التالي من العملية هو معرفة الطريقة الأفضل لتقديم المُحفز الضوئي للخلايا العصبية، الأمر الذي شكل تحدياً لأنه لا يمكن وضع مصباح في الدماغ. وقد تم اقتراح العديد من الحلول، من تشغيل كابلات الألياف البصرية داخل الدماغ إلى زرع ديودات باعثة للضوء (LED) يتم تزويدها بالطاقة لاسلكياً عن طريق موجات الراديو. ومع كل دراسة جديدة، كان يتم تعلم المزيد حول كيفية تسخير أفضل الإمكانات في المجال الجديد من البحث.

وحتى الآن، لم يتم إجراء هذه التجارب إلا على الفئران وغيرها من الحيوانات فقط، ولكننا تعلّمنا منها الكثير حول كيفية عمل الدماغ. حيث تمكنّا من رؤية طريقة عمل الأجزاء المتميزة في الدماغ وكيفية تفاعلها مع بعضها البعض. كما يمكننا إثارة الخلايا العصبية في اللوزة أو الحصين وملاحظة كيف يظهر ذلك في تصرفات الحيوانات، وتعزيز فهمنا للدماغ.
ربما يتم استخدام علم الوراثة البصري يوماً ما في التجارب السريرية عند الإنسان. حيث إننا نكتشف طرقاً أكثر تقدماً لرسم الدماغ، ولكن تلك المعلومات ستكون أكثر فائدة إذا عرفنا ما هي المسارات المقابلة لأي من الأفعال أو العواطف. وفي نهاية المطاف، يمكن أن تُستخدم هذه التكنولوجيا لإعداد الأدوية لعدد كبير من الاضطرابات العصبية. حيث يمكننا معرفة ما هي المناطق الخاصة التي تنشط في الدماغ وتتواصل مع بعضها البعض عندما يعاني الشخص من أعراض الاكتئاب أو مرض الزهايمر، ثم نقوم بإعداد أدوية تعمل خصيصاً في هذه المناطق.