Potresti non aver mai visto uno zebrafish di persona. Ma dai un'occhiata al pesce zebra nel breve video qui sopra e vedrai qualcosa di precedentemente sconosciuto alla scienza: una rappresentazione visiva di un pensiero che si muove attraverso il cervello di una creatura vivente.
Un gruppo di scienziati del National Institute of Genetics del Giappone ha annunciato il risultato strabiliante in un articolo pubblicato oggi su Current Biology . Inserendo un gene in una larva di pesce zebra - spesso usato nella ricerca perché il suo intero corpo è trasparente - e usando la sonda che rileva la florescenza, sono stati in grado di catturare la reazione mentale del pesce a un paramecio di nuoto in tempo reale.
La chiave della tecnologia è un gene speciale noto come GCaMP che reagisce alla presenza di ioni calcio aumentando la florescenza. Poiché l'attività dei neuroni nel cervello comporta un rapido aumento delle concentrazioni di ioni calcio, l'inserzione del gene fa sì che le particolari aree del cervello di un pesce zebra che si attivano per brillare intensamente. Usando una sonda sensibile alla florescenza, gli scienziati sono stati in grado di monitorare le posizioni del cervello del pesce che sono state attivate in qualsiasi momento, e quindi catturare il pensiero del pesce mentre "nuotava" attorno al cervello.
Gli embrioni e le larve di zebrafish sono spesso utilizzati nella ricerca perché sono in gran parte traslucidi. Immagine via Wikimedia Commons / Adam Amsterdam
Il pensiero particolare catturato nel video sopra si è verificato dopo che un paramecio (un organismo monocellulare che il pesce considera una fonte di cibo) è stato rilasciato nell'ambiente del pesce. Gli scienziati sanno che il pensiero è la risposta diretta del pesce al paramecio in movimento perché, come parte iniziale dell'esperimento, hanno identificato i neuroni particolari nel cervello del pesce che rispondono al movimento e alla direzione.
Hanno mappato i singoli neuroni responsabili di questo compito inducendo il pesce a seguire visivamente una mossa di punti attraverso uno schermo e monitorando quali neuroni erano attivati. Più tardi, quando fecero lo stesso per il pesce mentre osservava il paramecio del nuoto, le stesse aree del cervello si illuminarono e l'attività si spostò attraverso queste aree nello stesso modo previsto dalle mappe mentali a seguito del movimento direzionale del paramecio . Ad esempio, quando il paramecio si spostava da destra a sinistra, l'attività dei neuroni si spostava da sinistra a destra, a causa del modo in cui la mappa visiva del cervello viene invertita rispetto al campo visivo.
Questa non è la prima volta che GCaMP è stato inserito in un pesce zebra per scopi di imaging, ma è la prima volta che le immagini sono state catturate come video in tempo reale, anziché come immagine statica dopo il fatto. I ricercatori hanno raggiunto questo obiettivo sviluppando una versione migliorata di GCaMP che è più sensibile ai cambiamenti nella concentrazione di ioni calcio e emette maggiori livelli di florescenza.
Il risultato è ovviamente una meraviglia in sé, ma gli scienziati coinvolti vedono che porta a una serie di applicazioni pratiche. Se, ad esempio, gli scienziati avessero la capacità di mappare rapidamente le parti del cervello interessate da una sostanza chimica considerata come una droga, i nuovi ed efficaci farmaci psichiatrici potrebbero essere più facilmente sviluppati.
Immaginano anche che aprirà le porte a una varietà di applicazioni ancora più sorprendenti - e forse un po 'preoccupanti (chi, dopo tutto, vuole davvero leggere la propria mente?) - applicazioni di rilevamento del pensiero. "In futuro, possiamo interpretare il comportamento di un animale, inclusi apprendimento e memoria, paura, gioia o rabbia, basato sull'attività di particolari combinazioni di neuroni", ha affermato Koichi Kawakami, uno dei coautori del documento.
È chiaramente un po 'di tempo lontano, ma questa ricerca mostra che il concetto di leggere i pensieri di un animale analizzando la sua attività mentale potrebbe andare oltre la fantascienza per entrare nel regno delle applicazioni scientifiche del mondo reale.
