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.
(グレッグ・ゲイジ) 子どもに野菜を食べさせるのは 昔から 親にとって悩みの種ですが クッキーやアイスクリームを 食べさせるのは 比較的簡単です 我々の脳は 甘いものが好きだからです 光遺伝学という新技術によって 味蕾(舌の味覚器官)を騙し 例えば お菓子好きを野菜好きに することも可能です 今日はミバエで この実験を行ってみます
[DIY Neuroscience]
[DIY Neuroscience]
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.
ミバエを使う理由は (全体を調べるには)十分小さな神経系があり 上手くすればその仕組みを 十分に理解できるからです 信じがたいことに 味蕾は人間のものとよく似ています ミバエの味覚を操作する前に ミバエについての 基礎知識を得る必要があります ミバエは何が好きなのか? これは対照実験と呼ばれます スペンサーはこの実験に 懸命に取り組んでいます
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?
じゃあ スペンサー 最初の実験をやろう ミバエがバナナとブロッコリーの どちらを好むか見てみよう 何が必要かな?
Spencer Brown: So we need the fly pad, which is basically an iPad for flies. It measures the touch.
(スペンサー・ブラウン)ハエ用 パッドが必要です ハエ用のiPadですね これは接触を検知できます
GG: You put a fly in each chamber?
(グレッグ) ここにミバエを入れるの?
SB: Yeah. Inside, we'll offer them banana and broccoli to see which one they prefer.
(スペンサー)ええ 各部屋にバナナとブロッコリーを入れ どちらを好むかを観察します
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?
(グレッグ)バナナとブロッコリー どちらを何回食べたかのデータが 各部屋に繋がれた小さな電極から コンピューターに送られます それで バナナとブロッコリーの どちらが好きだった?
SB: I found that the flies visited banana the most.
(スペンサー) バナナが好きだと分かりました
GG: Both were there, but like most kids, they choose not to eat the broccoli, and they go switch to something sweeter.
(グレッグ) 多くの子供と同じように ミバエも ブロッコリーは食べず 甘いほうに行ってるね
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.
(グレッグ)さて 味覚の仕組みを簡単に説明します 味蕾は味覚受容体という 特殊な神経細胞でできています 味蕾は味覚受容体という 特殊な神経細胞でできています ある特定の味のものを食べると 対応する神経細胞が発火し 信号を脳に送り 脳が甘味と苦味を識別します 逆にブロッコリーを食べると 甘味の神経細胞は反応しません では もしブロッコリーを食べるたび 甘味の神経細胞に 発火させることができれば? ブロッコリーをバナナと同様に 好きになるかもしれません
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.
ここで光遺伝学の登場です 光遺伝学は 神経科学の分野を 席捲している革新的な新手法です ここで「opto」は光を意味し 「genetic」は光に反応する特定の 神経細胞だけを作り出す特殊な遺伝子が ミバエに組み込まれている ことを意味します 今回は 甘さを感じる味覚受容体に 特殊な遺伝子を加えました
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.
面白いのは 光遺伝学では神経細胞に 色のついた明るい光が当たる都度 特定の神経細胞の制御が行われ 脳に信号を送るようになる部分です この実験では 遺伝子操作をしたミバエに再度 バナナかブロッコリーを 選択させます ただ今回は ミバエがブロッコリーを食べるたびに 強く明るい赤い光が 当たるようにします 神経回路がその赤い光を感知すると その回路が活発になり 神経細胞が発火し 甘味を伝える信号が脳に送られます
How do you get them out?
ミバエの取り出し方は?
SB: So we're going to be using a mouth aspirator, so it's just two straws put together.
(スペンサー) 吸引器を使います 2本のストローを一つにしただけです
GG: So it's a fancy name for a straw.
(グレッグ) ストローの素敵な呼び名だね
SB: Basically.
そうですね
GG: So you're going to suck those out. Have you ever sucked up a fly before?
(グレッグ)ミバエを吸い出すわけだ ハエを口に吸いこんだことはある?
SB: Once or twice.
(スペンサー)1~2回ありますね
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.
(グレッグ)4匹とも入ったね 完璧だ この光刺激装置のスイッチを入れて 部屋の真上にライトを持ってくる あとは ミバエがブロッコリーを 食べるのを待つだけだね ライトが光ると ミバエは甘いものを 食べていると認識する
Come on. Oh, he's getting closer. Come on. It tastes good now.
よし来た 近づいてきたぞ よし 今度のブロッコリーは甘いぞ
SB: It's about to.
(スペンサー)もう少し
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.
(グレッグ)いいぞ 食べた! これで バナナからブロッコリーへ 好みが切り替わったミバエが いることがわかるね
SB: Exactly, yeah.
(スペンサー)確かに
GG: Every time this light goes off, that means that they think they're tasting something sweet.
(グレッグ)このライトが光るたび 甘いものを食べていると 認識するんだね
SB: Yeah. So this guy's really going after it.
(スペンサー)そうです このハエも同じ行動していますね
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.
(グレッグ) ブロッコリーをバナナと同様に 魅力的な食べ物にする 手助けができました そして 私たちは全ての実験で 同じ結果を再現できました 人間にも同じことができるのか? それが問題です 多くの問いが必要になります まず 光遺伝学の手法は 人間にも効果があるのか? 答えは「イエス」のようです 実際 既に光遺伝学を使った 臨床実験が計画され 慢性痛や失明の治療が 行われる予定です 次の問いは ライトのスイッチが簡単に入り 野菜を食べる都度 光を当てられるか? 残念ながら 少なくとも現時点では「ノー」です それでも今回私たちは 光遺伝学の一端と素晴らしい可能性を 目の当たりにしました
(Music)
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