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: Já é um problema bem antigo, convencer os filhos a comer vegetais. Mas convencê-los a comer bolachas ou gelado é relativamente fácil, porque os nossos cérebros preferem a doçura. Agora, há uma nova tecnologia chamada optogenética que talvez possa enganar o nosso paladar, de forma a preferir vegetais em relação aos doces, por exemplo. Vamos testar isso hoje com moscas-da-fruta.
[DIY Neuroscience]
[Neurociência Caseira]
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.
Escolhemos as moscas-da-fruta porque têm um sistema nervoso tão pequeno que nos dá a oportunidade de perceber o que se está a passar. E por incrível que pareça, têm um paladar muito semelhante ao nosso. Mas antes de manipularmos as suas preferências, precisamos de estabelecer: Qual é o padrão inicial da mosca-da-fruta? O que é que prefere? Chamamos a isto uma experiência controlada. O Spencer tem trabalhado arduamente nisto. Spencer, vamos fazer a experiência inicial.
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?
Queremos testar se a mosca-da-fruta prefere bananas ou brócolos. De que é que precisamos?
Spencer Brown: So we need the fly pad, which is basically an iPad for flies. It measures the touch.
Spencer Brown: De um bloco, que é basicamente um iPad para moscas. Serve para medir o toque.
GG: You put a fly in each chamber?
GG: Coloca-se uma mosca em cada secção?
SB: Yeah. Inside, we'll offer them banana and broccoli to see which one they prefer.
SB: Sim. Dentro terão banana e brócolos para ver qual preferem.
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: Para contar o número de vezes que comem banana em vez de brócolos, cada secção foi equipada com um pequeno elétrodo que envia os dados para um computador. E quais foram os resultados da banana contra os brócolos?
SB: I found that the flies visited banana the most.
SB: As moscas visitavam mais vezes a banana.
GG: Both were there, but like most kids, they choose not to eat the broccoli, and they go switch to something sweeter.
GG: Tinham duas opções, mas tal como as crianças, escolhem não comer os brócolos e trocam para algo mais doce.
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: Pequeno aparte para explicar o paladar. As papilas gustativas têm uns neurónios especializados, os receptores gustativos. Quando comemos algo que ativa um sabor particular, esses neurónios emitem um sinal para o cérebro. Isto permite que o nosso cérebro distinga o doce do amargo. Quando uma mosca-da-fruta come banana, ativam-se os neurónios de sabor doce. Mas quando come brócolos, esses neurónios ficam quietinhos. E se fosse possível ativar esses neurónios do sabor doce cada vez que comem brócolos? A mosca-da-fruta poderia começar a gostar tanto de brócolos como de bananas. Introduzo-vos à optogenética.
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.
É a ferramenta revolucionária que está a tomar de assalto a neurociência, neste caso, o “opto” refere-se à luz e a “genética” refere-se ao facto destas moscas-da-fruta serem modificadas para possuírem um gene especial que leva certos neurónios a reagirem à luz. Neste caso, adicionamos o gene especial aos receptores do sabor doce.
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.
Agora vem a parte divertida. A optogenética permite-nos controlar estes neurónios especiais sempre que são expostos a uma luz viva, de forma a enviarem mensagens para o cérebro. Nesta experiência, as moscas-da-fruta modificadas terão de escolher entre banana e brócolos novamente, mas desta vez, cada vez que a mosca-da-fruta comer brócolos, vamos ativar uma luz com um vermelho vivo. E ao ver esta luz vermelha, estes canais vão abrir, e vão causar a ativação desse neurónio, que vai enviar para o cérebro o sinal do sabor doce.
How do you get them out?
Como é que retira as moscas daí?
SB: So we're going to be using a mouth aspirator, so it's just two straws put together.
SB: Vou usar aspiração de boca, ou seja, juntar duas palhinhas. GG: Então é um nome sofisticado para uma palhinha.
GG: So it's a fancy name for a straw.
SB: Basicamente.
SB: Basically.
GG: Então vai sugá-las para fora.
GG: So you're going to suck those out. Have you ever sucked up a fly before?
Já alguma vez sugou uma mosca?
SB: Once or twice.
SB: Uma ou duas vezes.
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: Já está. Retirou as quatro. Perfeito. Vai ligar os estimuladores de luz. Vai colocar a luz por cima de cada secção. E agora só temos de esperar que comam os brócolos, e ao ativar-se a luz, vão pensar que estão a saborear algo doce. Anda lá. Está quase.
Come on. Oh, he's getting closer. Come on. It tastes good now.
Anda lá. Agora vai saber bem.
SB: It's about to.
SB: Está mesmo quase.
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: E voltou. Muito bem! Então, já dá para ver que algumas das moscas estão a passar da banana para os brócolos.
SB: Exactly, yeah.
SB: Exatamente.
GG: Every time this light goes off, that means that they think they're tasting something sweet.
GG: Cada vez que se liga a luz, pensam que estão a saborear algo doce. SB: Esta mosca já não quer outra coisa.
SB: Yeah. So this guy's really going after it.
GG: Vimos que conseguimos salvar os brócolos
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.
e torná-los tão apelativos como a banana para as nossas moscas. E podemos replicar estes resultados em todas as nossas experiências. A questão é: Será que podemos fazer o mesmo com os humanos? Depende de uma série de questões. Primeiro, as ferramentas optogenéticas funcionam nos humanos? Parece que a resposta é sim, de facto, já se estão a planear estudos clínicos para tratar dores crónicas e cegueira através da optogenética. A outra questão é: Será possível configurar uma luz que se ative sempre que comemos vegetais? Infelizmente, parece que para já, a resposta ainda é não. Mas hoje, deu para provar a optogenética e verificar o seu grande potencial.
(Music)
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