کنترل با نور

همانند نقش برجسته فناوری الکترونیک و توسعه ابزارهای آن نظیر الکترودها در پیشبرد دانش بشری در تاریخ الکتروفیزولوژی، انتظار می‌رود پیشرفت‌هایی نیز در زمینه تولید وسایل و سامانه‌های تحریک نوری نورون‌ها و روش اندازه‌گیری میزان فعالیت آنها حاصل شود.

بنابراین پیش‌یینی می‌شود در آینده در زمینه تولید اُپسین‌های جدید با حساسیت بالاتر به نور و تحریک نوری در طول موج‌های بلندتر با هدف افزایش عمق نفوذ نور و ارزان‌تر بودن منابع نوری در این طیف از طول موج، بیان اختصاصی سلول‌های هدف و بهینه‌سازی سامانه‌های تحریک نوری و ثبت همزمان سیگنال الکتریکی، پیشرفت‌هایی حاصل شود. برای درک و شناخت صحیح مدارهای عصبی نیاز به توسعه مدارهای اُپتوژنتیکی کنترل مدار بسته است. با تحقق این امر می‌توان بیماری‌های عصبی را درمان کرد و مسائل پیچیده علوم اعصاب را که با روش‌های گذشته امکان بررسی آنها وجود نداشت، با روش اپتوژنتیک مطالعه کرد.

نقش اپتوژنتیک در تحریک و مهار فعالیت نورونی و استفاده بالینی از آن برای سلامت انسان می‌تواند حائز اهمیت باشد، زیرا بسیاری از بیماری‌های اعصاب و روان به دلیل فعالیت غیرعادی نورون‌ها پدید می‌آید. مشاهدات محیطی اُپتوژنتیکی در بررسی این نوع بیماری‌ها بر روی مدل‌های حیوانی در دست انجام است.

توسعه فناوری اُپتوژنتیک می‌تواند در درمان ناشنوایی، نارسایی‌های قلبی و کنترل قند خون بیماران دیابتی نوید بخش باشد.اپتوژنتیک همچنین می‌تواند برای درمان پارکینسون نیز به کار رود و تا به حال در مدل حیوانی مبتلا به پارکینسون از آن استفاده شده است.

اُپتوژنتیک وسیله‌ای کارامد برای دستکاری و کنترل فعالیت‌های نورونی با استفاده از نور و در بازه زمانی هزارم ثانیه است. تا کنون از این فناوری در مطالعات حیوانی نظیر موش استفاده و از طریق آن اطلاعات مهمی درباره نقش نورون‌ها به دست آمده است. برای مطالعه سطوح پیشرفته مغز، نیاز به انجام تحقیقات بر روی مغز پستاندارانی نظیر میمون است. اما، گزارش‌های کمی درباره مطالعات رفتاری این دسته از پستانداران با استفاده از فناوری اُپتوژنتیک وجود دارد الکتروفیزیولوژی به عنوان روش استاندارد بررسی سیگنال‌های عصبی با چالش نسل جدیدی از کاوشگرهای نوری روبروست.

تلفیق این کاوشگرهای نوری با نوع جدیدی از میکروسکوپ به ما امکان می‌دهد تا سیگنال‌های نورونی را با دقت فضائی و زمانی بالا اندازه گیری و ویژگی‌های ژنتیکی آن را به کنترل درآوریم. پیش‌بینی می‌شود که در آینده نزدیک فوتون جایگزین الکترون در مطالعه فعالیت‌های نورونی شود. به ویژه، آنکه از این فناوری می‌توان در تحریک هدفمند و مهار تجمعات نورونی خاص استفاده کرد.

گرچه استفاده از الکتروفیزیولوژی برای مطالعه کانال‌ها، سلول‌ها و مدارهای عصبی هنوز مورد نیاز است، ولی ترکیب الکتروفیزیولوژی با نور می‌تواند به نتایج جدیدی در حوزه علوم اعصاب بینجامد. در حال حاضر، اُپتوژنتیک به عنوان ابزار نوری مطالعه سامانه‌های عصبی توسعه یافته است. در این فناوری، الکترود فلزی با باریک‌های از نور لیزر جایگزین می‌شود .

اُپتوژنتیک، فناوری جدیدی برپایه علوم مهندسی ژنتیک و نور است، به طوری که می‌توان از نور برای کنترل فعالیت نورون‌ها استفاده کرد. برای این منظور لازم است مجاری یونی