Med en enda knapptryckning kan David Anderson på Caltech i USA förvandla sina försöksmöss till galna våldsverkare. De hoppar upp och angriper vad som helst: andra hannar, honor eller uppblåsta plasthandskar.
David Anderson använder en helt ny teknik som gör det möjligt för honom att identifiera exakt vilken typ av nervceller som gör mushannarna så aggressiva.
Han har ringat in en viss typ av celler i ett särskilt litet hörn av hypotalamus – en del av hjärnan som bland annat styr ämnesomsättningen. Forskare har letat länge efter dessa ”våldsceller” som David Anderson presenterade i tidskriften Nature i torsdags.
Lite mer oväntat kunde han också visa att det finns ett nära samband mellan sex och våld i hjärnan. Många celler i det lilla hörnet av hypotalamus svarade inledningsvis på både sex och våld, men efter en liten stund reagerade de flesta bara på det ena eller andra beteendet.
När mushannen blev sexuellt upphetsad av att träffa en hona lugnade aggressionscellerna snabbt ner sig. Ungefär en femtedel av cellerna verkade dock vara aktiva hela tiden, vid både sex och våld.
David Anderson tror att människans hjärna är uppbyggd på ett liknande sätt eftersom hypotalamus är en ålderdomlig del av hjärnan.
– Det är möjligt att samman-tvinningen underlättar för de flesta människor att hålla isär dessa beteenden. Man kan ju spekulera i om nervbanorna är korsade på något sätt vid vissa sjukliga tillstånd. Det skulle kunna leda till våldsamt sexuellt beteende eller att man blir sexuellt tillfredsställd av våld, säger han.
Den teknik som David Anderson har använt kallas för optogenetisk stimulering. Den ger helt nya möjligheter att studera enskilda typer av hjärnceller.
Delvis påminner optogenetisk stimulering om den teknik som gav Nobelpriset i kemi för tre år sedan. Då belönades japanen Osamu Shimomura och amerikanerna Martin Chalfie och Roger Tsien för det grönlysande proteinet GFP.
Shimomura hittade proteinet i maneter. Martin Chalfie visade att man kan sätta in genen som tillverkar proteinet i andra organismer så att de också blir grönlysande. Roger Tsien tricksade lite med genen så att proteinet kunde lysa även i blått och gult.
Ett par ryska forskare hittade andra lysande proteiner i koraller och kunde komplettera färgskalan med flera nyanser i rött, gult och grönt.
Dessa lysande proteiner gjorde det möjligt för forskare i Boston att för fem år sedan färglägga en mushjärna i alla regnbågens färger – den så kallade brainbow. För några dagar sedan lyckades en grupp forskare i Virginia på genteknisk väg tillverka bananflugor vars hjärnceller har antagit regnbågens alla färger.
Många forskare världen över har haft stor nytta av den Nobelprisbelönade tekniken för att kunna urskilja enskilda celler.
Men den optogenetiska stimuleringen är ännu vassare, för den ger forskare möjlighet att stänga av och sätta på celler, och på så sätt lista ut exakt vad de har för funktion i kroppen.
Också här handlar det om proteiner. De kommer från alger och reagerar på ljus. Det finns en variant som kan knäppa på cellerna och en variant som kan stänga av dem. Med genteknik kan forskare alltså framställa försöksdjur på vilka de kan styra minsta celltyp med en liten fiberoptisk kabel.
David Andersons upptäckt av nervbanor som styr våld och sex är bara ett av de genombrott som blivit möjliga den allra senaste tiden, tack vare optogenetisk stimulering.
Ett annat exempel är de möss som Scott Sternson i Virginia nyligen har tagit fram. Han är, precis som forskargruppen bakom bananflugorna med regnbågs-hjärnan, verksam vid Janelia Farm som sorterar under Howard Hughes Medical institute.
Scott Sternson kan med ett litet knapptryck styra om hans försöksmöss ska banta eller hetsäta.
När han aktiverade en speciell celltyp i hjärnan som utsöndrar ett protein som kallas AGRP började mössen att hetsäta.
Det stämmer bra med tidigare forskning, som visar att när man sprutar in AGRP i hjärnan på försöksdjur så äter de mycket mer.
Om man stänger av produktionen av proteinet på genteknisk väg svälter de däremot till döds.
Scott Sternson lyckades även få möss att hårdbanta genom att aktivera en annan hjärncell som kallas för POMC.
Mössen ville bara äta hälften så mycket tidigare, och de minskade sju procent i vikt på en dag – att jämföra med om en 70-kilosperson skulle gå ner 5 kilo.
Tidigare forskning har visat att möss som saknar POMC blir feta. Det gäller även människor vars POMC-gener inte fungerar. Det finns även forskning som visar att människor med en viss variant av POMC-genen tenderar att vara något tjockare än andra.
En provocerande – men inte helt orealistisk – tanke är att personer med mycket svår fetma i framtiden skulle kunna behandlas med elektrisk stimulering av sina AGRP- eller POMC-celler.