نورون‌ها (سلول‌های مغزی) اطلاعات را پردازش کرده و رفتار را با ارسال سیگنال‌هایی به دیگر نورون‌ها، سلول‌های آزادکننده هورمون و سلول‌های ماهیچه‌ای کنترل می‌کنند. درک کامل‌تر از کنترل عصبی رفتار می‌تواند پیشرفت درمان‌ها برای اختلالات نورولوژیکی و روانی را سرعت بخشد.
یکی از روش‌هایی که محققان برای فهم کنترل عصبی رفتار به کار برده‌اند، استفاده از اپتوژنتیک است. اپتوژنتیک روشی است که از پروتئین‌های حساس به نور برای کنترل فعالیت نورونی در بافت زنده استفاده می‌کند. در اپتوژنتیک، نورون‌ها به منظور بیان کانال‌های یونی حساس به نور، دستکاری می‌شوند. این کانال‌ها، پروتئین‌هایی برای هدایت الکتریسیته هستند. قرار گرفتن در معرض نور به منظور فعال کردن یا مهار کردن فعالیت الکتریکی استفاده می‌شود.
آدام کلاریج-چانگ، رئیس دانشگاه Duke-NUS و انستیتو زیست شناسی مولکولی و سلولی (IMCB) شرح داد:
ابزارهای کارآمد اپتوژنتیک بسیاری برای تحریک فعالیت عصبی وجود دارد ولی مهارکننده‌های کارآمدی موجود نیست.
امکان مهار مدارهای عصبی محققان را قادر می‌سازد تا اهمیت یک مدار خاص در تعریف رفتار را مشخص سازند. به همین منظور، دکتر کلاریج-چانگ، دکتر فرهان محمد و همکاران، استفاده Anion Channelrhodopsins (یا ACRs) از یک گونه دریایی (Guillardia theta) برای مهار فعالیت عصبی بررسی کردند.
با مطالعه مقاله که نخست ACRs را تعریف می‌کرد، دکتر محمد دریافت ACRs در مقایسه با دیگر ابزارها، جریان بیشتری را هدایت کرد. دکتر محمد اذعان داشت:
آنها بسیار سریع پاسخ می‌دهند؛ و نور کم‌تری برای فعال شدن نیاز دارند و برای مهار فعالیت مغز در تجربه‌های رفتاری پرواز، ایده‌آل به نظر می‌رسند.
گروه تحقیق، حشرات را به منظور بیان ACRs از نظر ژنتیکی تغییر داد و این حیوانات را در معرض نور با رنگ‌ها و شدت‌های مختلف قرار داد. در یکی از آزمایش‌ها، تحریک ACRs، حشرات جهنده را فلج کرد که باعث سقوط سریع آنها شد. در آزمایش دیگر، درحشراتی که از نور سبز دوری می‌کردند، تحریک ACRs در سلول‌های حساس به طعم شیرین رخ داد؛ به مانند این که آنها از اجتناب از طعم شیرین دوری می‌کردند. در سطح سلولی، تحریک نوری ACRs باعث کاهش قابل ملاحظه‌ای در فعالیت الکتریکی شد.
این پژوهش که در Duke-NUS و A-Star’s IMCB انجام شد، نشان داد که ACRs ابزارهای بسیار کارآمد اپتوژنتیک بمنظور مهار مدارهای رفتاری هستند.
پروفسور کلاریج-چانگ گزارش داد:
به این دلیل که ACRs به اندازه روش‌های موجود قوی هستند و در مقایسه با آنها سریع‌تر و آسان‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند، علاقه شدیدی از جانب جامعه تحقیق دروزوفیلا برای استفاده از این ابزار بوجود آمده است. آنها آزمایش‌هایی را به منظور مشخص ساختن مدارهای ضروری برای یک رفتار خاص انجام می‌دهند؛ همچنین آزمایش‌هایی را به منظور آشکارسازی کفایت مدارها پیش می‌برند.
امکان حذف اجزا از هر سیستمی و بررسی رفتار حاصل، در فهم آن سیستم بسیار یاری‌رسان است. ACRها، مهارکننده‌های نسل هفتم اپتوژنتیک بوده، ولی اولین ابزاری هستند که باعث مهار شدید فعالیت عصبی Drosophila شده است. مطالعه ما مدت اندکی است که منتشر شده است، با این حال این روش جدید، هنوز در آغاز مسیر برای تبدیل شدن به ابزاری کلیدی برای بررسی رفتار است.
