Cahaya di Loteng: Bagaimana Optogenetika Membuat Peretasan Otak Transhuman Menjadi Mungkin

Biologi sangat mirip dengan Lego karena, secara metaforis, semuanya sangat mirip dengan Lego. Yang benar adalah bahwa tubuh kita, keutuhan kita yang tampaknya kohesif, sebenarnya terdiri dari bagian-bagian kecil yang tak terhitung dan bahwa fungsi mencampur dan mencocokkan berdaging, berdarah, dan tidak sesulit itu. Sebagai contoh - dan untuk mendapatkan kereta yang logis ini bergulir - Anda dapat membuat neuron snap ke tempatnya yang mampu menghasilkan dan merespons cahaya, dengan demikian membangun sistem neurotransmitter baru yang tidak mengganggu sistem yang ada, otak di atas otak.

Ini adalah ide di jantung (atau kepala atau apa pun) bidang baru optogenetika. Seperti banyak alat lain dalam biologi, optogenetika didasarkan pada biologi organisme lain yang "dipinjam." Dalam hal ini, itu adalah protein yang disebut channelrhodopsin-2 (ChR-2), dan itu berasal dari ganggang hijau yang disebut Chlamydomonas reinhardtii. Ternyata ada banyak saluran ion peka cahaya seperti ini. Idenya adalah untuk membangun sistem biologis baru berdasarkan bata ChR-2 demi bata.

Sejak Karl Deisseroth merekayasa neuron mamalia yang ditanam di laboratorium untuk mengekspresikan ChR-2 pada 2005, banyak peneliti telah mengotak-atik optogenetika, menggunakannya untuk mengetahui neuron mana yang melakukan apa. Sebagai contoh, satu jenis neuron - disebut neuron parvalbumin neokortikal - memodulasi ritme 40 siklus per detik di otak ("osilasi gamma"). Telah diketahui selama beberapa waktu bahwa osilasi gamma tidak normal pada pasien skizofrenia dan autis, sehingga strategi baru untuk menyelidiki dan berpotensi memperbaiki sel-sel ini saat ini sedang berlangsung. Ini adalah strategi yang sangat menarik. Bahkan jika genetika yang mendasari individu menghasilkan hasil abnormal dalam sel-sel ini, jika para ilmuwan dapat dengan mudah mengesampingkan hasil itu, maka genetika itu tidak masalah.

Baru-baru ini, para ilmuwan juga mulai bereksperimen dengan gagasan untuk menciptakan jaringan optogenetik menggunakan sel bioluminescent. Secara khusus, fokusnya adalah pada jenis bioluminesensi yang ditemukan oleh Osamu Shimomura pada tahun 1962, yang berasal dari ubur-ubur Aequorea victoria dan bereaksi terhadap cahaya (Shimomura mendapat Nobel untuk penelitiannya). Sel-sel yang menciptakan cahaya dan sel-sel peka cahaya adalah - untuk mengulangi metafora - seperti sisi ganda dari Lego.

Dengan mendorong interaksi antara kedua jenis sel ini, para ilmuwan mungkin dapat mencapai tingkat presisi neuron yang belum pernah terjadi sebelumnya. Mereka juga bisa mendapatkan sel-sel optogenetik untuk merespons cahaya tanpa menempelkan senter ke kepala mouse, yang keren - terutama untuk mouse.

Tapi bagaimana dengan aplikasi? Salah satu kemungkinan adalah membuat sel-sel yang merespons cahaya, menghasilkannya. Jadi ketika mereka berfungsi biologis - mengatakan mereka memproduksi leptin atau ghrelin, dan karenanya mengatur nafsu makan Anda - mereka juga akan menyala dan memicu sistem. Dengan melakukan ini, para ilmuwan berpotensi mengurangi jumlah ghrelin yang diproduksi sehingga orang menjadi kurang lapar. Atau mereka dapat mengubah jumlah insulin yang dilepaskan sebagai respons terhadap isyarat gula darah. Atau mereka bisa membanjiri zona dengan adrenalin ketika subjek menjadi lelah.

Atau, seseorang dapat meretas sistem yang ada. Misalnya, dengan merekayasa neuron penghambat secara optogenetik di amigdala untuk merespons cahaya, dan mengaktifkan neuron di amigdala untuk menghasilkan peneliti ringan dapat memadankan neuron inhibitor orang untuk membanjiri rasa stres atau kecemasan mereka. Tidak ada lagi kecemasan. (Ini mungkin mengarah pada lompatan dalam pengangguran karena orang-orang seperti berkeliaran untuk mengejar kesenangan mereka.)

Kita masih bisa menjadi lebih mewah: Mungkin kita bisa menyusun sistem di mana setiap neuron dalam jaringan mengekspresikan warnanya sendiri, dan sel-sel optogenetik memerlukan aktivasi setiap saluran agar efeknya dapat direalisasikan. Jadi, alih-alih satu neuron yang diaktifkan, seluruh memori harus diaktifkan agar sistem dapat bekerja. Mungkin efek buruk dari ingatan tertentu bisa dilemahkan. Atau semuanya bisa dibuat untuk merespons suatu obat sehingga ia dapat dinyalakan atau dimatikan oleh pengguna.

Bagaimanapun, masih ada rintangan ilmiah dan peraturan utama sebelum rewiring sci-fi ini dimulai dengan sungguh-sungguh. Untuk meletakkan segala sesuatu dalam perspektif, FDA belum menyetujui prosedur terapi gen, dan hanya satu prosedur yang telah disetujui di Eropa. Hal ini masih jauh.

Tapi itu datang.

Dan itu tidak hilang pada peneliti bahwa sel-sel optogenetik juga dapat bekerja dengan perangkat keras - bahwa kita tidak hanya dapat meretas sistem kita menggunakan teknologi yang muncul ini, tetapi menghubungkan diri kita ke sistem yang lebih besar. Biologi seperti Lego, tetapi kurang seperti Lego daripada yang seharusnya. Harapkan itu berubah.