Vielleicht haben Sie noch nie einen Zebrafisch gesehen. Wenn Sie sich jedoch den Zebrafisch im obigen kurzen Video ansehen, werden Sie etwas sehen, das der Wissenschaft bisher unbekannt war: eine visuelle Darstellung eines Gedankens, der sich durch das Gehirn eines Lebewesens bewegt.
Eine Gruppe von Wissenschaftlern des japanischen National Institute of Genetics gab die erstaunliche Leistung in einem heute in Current Biology veröffentlichten Artikel bekannt . Durch das Einfügen eines Gens in eine Zebrafischlarve, die in der Forschung häufig verwendet wird, weil ihr gesamter Körper durchsichtig ist, und die Verwendung einer Sonde, die Fluoreszenz erkennt, gelang es ihnen, die mentale Reaktion des Fisches auf einen Schwimmparameter in Echtzeit zu erfassen.
Der Schlüssel zu dieser Technologie ist ein spezielles Gen namens GCaMP, das auf die Anwesenheit von Calciumionen reagiert, indem es die Fluoreszenz erhöht. Da die Neuronenaktivität im Gehirn einen raschen Anstieg der Calciumionenkonzentration zur Folge hat, werden durch die Insertion des Gens die bestimmten Bereiche im Gehirn eines Zebrafisches aktiviert, die hell leuchten. Mithilfe einer fluoreszenzempfindlichen Sonde konnten die Wissenschaftler die Positionen des Fischgehirns überwachen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt aktiviert wurden. Auf diese Weise konnten sie die Gedanken des Fisches erfassen, wenn er im Gehirn „schwamm“.
Zebrafisch-Embryonen und -Larven werden häufig in der Forschung eingesetzt, da sie weitgehend durchscheinend sind. Bild über Wikimedia Commons / Adam Amsterdam
Der im obigen Video festgehaltene Gedanke trat auf, nachdem ein Paramecium (ein einzelliger Organismus, den der Fisch als Nahrungsquelle ansieht) in die Umgebung des Fisches freigesetzt wurde. Die Wissenschaftler wissen, dass der Gedanke die direkte Reaktion des Fisches auf das sich bewegende Parameter ist, da sie als ersten Teil des Experiments die bestimmten Neuronen im Gehirn des Fisches identifizierten, die auf Bewegung und Richtung reagieren.
Sie zeichneten die einzelnen Neuronen auf, die für diese Aufgabe verantwortlich sind, indem sie den Fisch veranlassten, einer Punktbewegung über einen Bildschirm visuell zu folgen und zu verfolgen, welche Neuronen aktiviert wurden. Später, als sie das Gleiche für die Fische taten, als sie das Schwimmparamecium beobachteten, leuchteten die gleichen Bereiche des Gehirns auf und die Aktivität bewegte sich über diese Bereiche in der gleichen Weise, wie es von den mentalen Karten als Ergebnis der Richtungsbewegung des Parameciums vorhergesagt wurde . Wenn sich beispielsweise das Paramecium von rechts nach links bewegt, bewegt sich die Neuronenaktivität von links nach rechts, da die visuelle Karte des Gehirns im Vergleich zum Sichtfeld umgekehrt ist.
Dies ist nicht das erste Mal, dass GCaMP zu Bildgebungszwecken in einen Zebrafisch eingefügt wird, aber es ist das erste Mal, dass die Bilder als Echtzeitvideo und nicht als statisches Bild nachträglich erfasst werden. Dies gelang den Forschern durch die Entwicklung einer verbesserten Version von GCaMP, die empfindlicher auf Änderungen der Calciumionenkonzentration reagiert und mehr Fluoreszenz abgibt.
Die Leistung ist natürlich ein Wunder an sich, aber die beteiligten Wissenschaftler sehen darin eine Reihe praktischer Anwendungen. Wenn Wissenschaftler beispielsweise in der Lage wären, die von einer Chemikalie betroffenen Teile des Gehirns als Arzneimittel schnell abzubilden, könnten neue und wirksame psychiatrische Medikamente einfacher entwickelt werden.
Sie stellen sich auch vor, dass es die Tür für eine Vielzahl von noch erstaunlicheren - und vielleicht etwas beunruhigenden - Anwendungen öffnet, die das Erkennen von Gedanken ermöglichen. "In Zukunft können wir das Verhalten eines Tieres, einschließlich Lernen und Gedächtnis, Angst, Freude oder Wut, basierend auf der Aktivität bestimmter Kombinationen von Neuronen interpretieren", sagte Koichi Kawakami, einer der Mitautoren der Arbeit.
Es ist klar, dass es noch einige Zeit dauert, aber diese Forschung zeigt, dass das Konzept, die Gedanken eines Tieres durch Analyse seiner mentalen Aktivität zu lesen, über die Science-Fiction hinausgehen könnte, um in den Bereich der realen wissenschaftlichen Anwendungen einzutreten.
