Greg Gage: It's an age-old pursuit of all parents, getting their kids to eat their vegetables. But getting them to eat cookies or ice cream is relatively easy, and that's because our brains prefer sweetness. Now, there's a new technology called optogenetics which may be able to trick our taste buds, for instance preferring vegetables over sweets. We're going to try this today using fruit flies.
Greg Gage: È da secoli che tutti i genitori cercano di convincere i figli a mangiare verdura. Mentre convincerli su biscotti o gelato è relativamente facile, perché il cervello preferisce il dolce. Esiste una nuova tecnologia chiamata optogenetica che può ingannare le papille gustative, convincendole a preferire verdura a dolci. Oggi ci proviamo usando i moscerini.
[DIY Neuroscience]
[Neuroscienze fai-da-te]
The reason why we experiment with fruit flies is they have a small enough nervous system that gives us a fighting chance to really understand what's going on. And believe it or not, their taste buds are very similar to ours. But before we try to manipulate their taste preferences, we need to establish: What is the baseline of the fruit fly? What does it prefer? We call this a control experiment. Spencer's been hard at work doing this.
Facciamo esperimenti con i moscerini perché il loro sistema nervoso è abbastanza piccolo da permetterci di capire realmente cosa succede. Stranamente, hanno papille gustative molto simili alle nostre. Ma prima di provare a modificare i loro gusti dobbiamo capire il punto di riferimento del moscerino Cosa preferisce? Lo chiameremo esperimento di controllo. Spencer ci sta lavorando su da parecchio.
OK, Spencer, let's do our first experiment. We want to test to see if fruit flies prefer bananas or broccoli. So what do we need?
Facciamo il nostro primo esperimento. Vogliamo verificare se il moscerino preferisce banane o broccoli. Quindi cosa ci serve?
Spencer Brown: So we need the fly pad, which is basically an iPad for flies. It measures the touch.
Spencer Brown: Ci serve una base, una specie di iPad per mosche. Misura il tocco.
GG: You put a fly in each chamber?
GG: Metti un insetto in ogni settore?
SB: Yeah. Inside, we'll offer them banana and broccoli to see which one they prefer.
SB: Sì, e dentro ci mettiamo banane e broccoli per vedere cosa preferiscono.
GG: In order to count how many times the fruit fly eats a banana versus the broccoli, these chambers have been outfitted with a small electrode that sends data to a computer. And so what were your findings on banana versus broccoli?
GG: Per contare quante volte la mosca mangia banane o broccoli, questi scomparti hanno un elettrodo che invia i dati a un computer. E quindi cosa hai scoperto su banane e broccoli?
SB: I found that the flies visited banana the most.
SB: Che i moscerini hanno visitato di più la banana.
GG: Both were there, but like most kids, they choose not to eat the broccoli, and they go switch to something sweeter.
GG: Avevano la scelta, ma come i bambini, rifiutano i broccoli, e scelgono cibi più dolci.
GG: Now a quick background on how taste works. Taste buds are made up of specialized neurons called taste receptors. When we eat something that triggers a particular taste, those taste neurons will fire a signal to the brain. This allows our brain to know what's sweet and what's bitter. So when a fruit fly eats a banana, its sweet taste neurons will fire. But when it eats broccoli, those same neurons stay pretty quiet. But what if we could force those sweet-tasting neurons to fire every time the fruit fly eats broccoli? We may be able to get the fruit fly to like broccoli as much as banana.
GG: Ora spieghiamo un po' come funziona il gusto. Le papille gustative sono fatte di neuroni specifici, i recettori del gusto. Quando mangiamo cibi che attivano un particolare gusto, quei neuroni inviano un segnale al cervello che fa sì che il cervello distingua tra dolce e amaro. Quando un moscerino mangia banane, si attivano i neuroni del dolce. Ma se mangia broccoli, gli stessi neuroni se ne stanno tranquilli. E se forzassimo i neuroni collegati al dolce così da attivarli ogni volta che il moscerino mangia broccoli? Potremmo riuscire a fargli piacere tanto i broccoli quanto la banana.
Enter optogenetics. This is the revolutionary new tool that's taking neuroscience by storm, and in this case, "opto" means light and "genetic" refers to the fact that these fruit flies have been modified to contain a special gene that makes only certain neurons respond to light. In our case, we've added the special gene to the sweet taste receptors.
Optogenica in scena! È uno strumento rivoluzionario che ha stravolto le neuroscienze, e in questo caso "opto" significa luce e "genetica" si riferisce alle modifiche fatte su questi moscerini per inserire un gene speciale che rende solo certi neuroni sensibili alla luce. Nel nostro caso abbiamo aggiunto un gene speciale ai recettori del dolce.
Now here's the fun part. Optogenetics means that we can control these special neurons whenever they're exposed to a bright-colored light, causing them to send messages to the brain. In this experiment, we're going to have these modified fruit flies choose between banana and broccoli again, only this time, every time the fruit fly eats the broccoli, we're going to trigger a big bright red light. And when the channels see that red light, they're going to open up, and they're going to cause that neuron to fire, and the sweet taste message will be sent to the brain.
Adesso arriva il bello. Optogenetica significa possibilità di controllare questi neuroni ogni volta che sono esposti a una luce vivace, che li induce a inviare messaggi al cervello. In questo esperimento faremo scegliere ai moscerini modificati tra banana e broccoli, solo che ora ogni volta che il moscerino mangia i broccoli, accenderemo una grande e vivace luce rossa. E quando i canali vedranno quella luce, si apriranno e attiveranno il neurone, e al cervello verrà inviato un messaggio di dolce.
How do you get them out?
Come fai a tirarli fuori?
SB: So we're going to be using a mouth aspirator, so it's just two straws put together.
SB: Useremo un aspiratore a bocca, cioè due cannucce collegate.
GG: So it's a fancy name for a straw.
GG: Strano nome per una cannuccia.
SB: Basically.
SB: Abbastanza.
GG: So you're going to suck those out. Have you ever sucked up a fly before?
GG: Quindi li risucchi. Hai mai aspirato un insetto?
SB: Once or twice.
SB: Una o due volte.
GG: There we go. You got all four. OK, perfect. So you're going to turn on your OptoStimmers here. You're going to park the light right on top of the chambers. So now we sit here and we wait for them to eat broccoli, and then when the light fires, they're going to think it's tasting something sweet.
GG: Ecco, presi tutti e quattro. OK, perfetto. Adesso accendi il tuo Optostimmer. Metti le luci proprio sopra gli scomparti. Adesso stiamo qui e aspettiamo che mangino i broccoli, e quando si accende la luce, penseranno di mangiare qualcosa di dolce.
Come on. Oh, he's getting closer. Come on. It tastes good now.
Forza... Oh, si sta avvicinando. Forza, è buono.
SB: It's about to.
SB: Ci siamo quasi.
GG: Oh, he's back. All right! All right, so now we see that some of these flies are switching over from the banana to the broccoli.
GG: Rieccolo. Oh, bene! Quindi ora vediamo che alcuni di questi moscerini stanno passando dalla banana ai broccoli.
SB: Exactly, yeah.
SB: Esattamente, sì.
GG: Every time this light goes off, that means that they think they're tasting something sweet.
GG: Quando la luce scatta, significa che pensano di mangiare qualcosa di dolce.
SB: Yeah. So this guy's really going after it.
SB: Sì. E questo ci dà proprio dentro.
GG: So we saw that we were able to rescue broccoli and make it just as appealing as banana to our fruit flies. And we're able to replicate these same results in all of our experiments. So the question is: Can we do the same thing in humans? Well, that depends on a number of items. First, do optogenetic tools even work in humans? And that looks like the answer is yes, and in fact, clinical trials are already being planned that will treat chronic pain and blindness using optogenetics. And the next question is, can we easily trigger a light source so that every time we eat vegetables, it will go off? For that, I'm afraid at least at this time, the answer is still no. But today, we got to witness just a taste of optogenetics and its amazing potential.
GG: Quindi siamo riusciti a riscattare i broccoli e a renderli appetibili come banane per i nostri moscerini. E possiamo replicare gli stessi risultati in tutti gli esperimenti. Allora possiamo fare lo stesso negli esseri umani? Dipende da una serie di fattori. Prima cosa: gli strumenti optogenetici funzionano sugli esseri umani? E sembra che la risposta sia sì, e infatti si stanno già programmando test clinici che cureranno il dolore cronico e la cecità con l'optogenetica. La seconda domanda è: è facile attivare una fonte di luce che si spenga ogni volta che mangiamo verdura? Per questo, temo che per ora la risposta sia no. Ma per oggi ci siamo fatti un'idea dell'optogenetica e delle sue incredibili potenzialità.
(Music)
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