Dr Numano och kollegor har undersökt dynamiken hos jonkanaler och effektivt manipulerat dem för optisk kontroll av neural aktivitet.

Rene Descartes föreslog att alla fysiologiska system kunde erkännas av mekanistiska principer. Vi känner igen intakt biostruktur jonotropa glutamatreceptorer (iGluR6) som maskiner, som normalt uttrycks i synaptiska neurala processer i däggdjurshjärnan. För att styra någon neural aktivitet på distans och reversibelt, fotoswitchbar nanomaskin-LiGluR &Yin/yang-har utvecklats baserat på iGluR6 och drivs med fotoiosomeriserbara nya kemikalier, MAG.

Rika Numano vid Electronics-Inspired Interdisciplinary Research Institute (EIIRIS), Toyohashi Tech, i samarbete med Ehud Isacoffs grupp vid UC Berkeley har undersökt dynamiken hos jonkanaler och effektivt manipulerat dem för optisk kontroll av neural aktivitet.

Här, Numano och kollegor fotoomkopplade iGluR6 med tre typer av MAG0, 1, 2, som dinglar 2R, 4R-allyi-glutamat (G) från en länkare innehållande den fotoisomeriserbara azobensen (A) som är bunden till införda cystein via maleimid (M). MAG undersöktes vid några cysteinmuterade positioner runt ligandbindande domän "clamshell" från geometri.

I neurala celler med LigluR (med L439C -mutation), åtgärdspotentialer framkallas och släcks optimalt av UV och synligt ljus, respektive. Yin/yang (G486C) optisk styrning gör det möjligt för en enda våglängd av ljus att framkalla åtgärdspotentialer i en uppsättning neuroner, medan de-spännande en andra uppsättning neuroner i samma preparat.

Möjligheten att generera motsatta svar med kort MAG0 och två versioner av en målkanal, som kan uttryckas i olika celltyper, banar väg för teknisk motståndskraft hos neuroner som förmedlar motsatta funktioner.

Forskarna kunde kontrollera anmärkningsvärd neural kretsaktivitet för att reglera fysiologin ur en mekanistisk syn.