小橋 昭彦 2011年4月7日

線虫のニューロンにレーザー光をあてて、線虫を動かしたり、止めたり、産卵を促したりするソフトウェアを開発。特定の細胞に光感受性を持たせる「オプトジェネティクス」を利用。

長さ1mmという、線虫は、生物学のなかでもっとも詳しく調べられた生き物。302個のニューロンと5000箇所の神経接続がある。そのはたらきを顕微鏡で観察して標的ニューロンの場所を割り出し、レーザー光をあてる。

(日経サイエンス2011年5月号p24「小さな脳を制御」)

Optogenetic manipulation of neural activity in freely moving Caenorhabditis elegans

We present an optogenetic illumination system capable of real-time light delivery with high spatial resolution to specified targets in freely moving Caenorhabditis elegans. A tracking microscope records the motion of an unrestrained worm expressing channelrhodopsin-2 or halorhodopsin in specific cell types. Image processing software analyzes the worm’s position in each video frame, rapidly estimates the locations of targeted cells and instructs a digital micromirror device to illuminate targeted cells with laser light of the appropriate wavelengths to stimulate or inhibit activity. Because each cell in an unrestrained worm is a rapidly moving target, our system operates at high speed (~50 frames per second) to provide high spatial resolution (~30 μm). To test the accuracy, flexibility and utility of our system, we performed optogenetic analyses of the worm motor circuit, egg-laying circuit and mechanosensory circuits that have not been possible with previous methods.

(Nature Methods Volume:8,Pages:147 152(2011))

神経系全体のコンピュータモデルを作ることが目標と。それができたとき、そのモデルは独立した「脳」と呼べるのだろうか。身体性のある線虫とリンクして操作する段階はともあれ、独立して「思考」できるのか。

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