Управление умами других на расстоянии давно является излюбленной темой научных фантастов, но последние достижения в области генетики и нейронауки показывают, что скоро мы будем пользоваться этим в обычной жизни.
Чуть более десяти лет назад биоинженер Карл Дейссерот и его коллеги из Стэнфордского университета опубликовали свою статью о оптическом контроле над мозгом - теперь он известен как оптогенетика, в котором картина обжига нейронов контролируется светом.
Чтобы создать систему, они модифицировали нейроны в мозге мыши с генами для биомолекулы, называемой канародопсином, обнаруженной в водорослях. Channelrhodopsin использует энергию от света, так что заряженные ионы могут течь в клетки. Заряженные ионы могут изменять электрическую активность нейронов, влияя на поведение животного.
Вскоре исследователи использовали имплантаты для направления света к канародопсину в конкретных нейронах в мозгу этих мышей, вызывая необходимое поведение. В Калифорнийском университете команда Анатоля Крейцера работала с Дейссеротом, чтобы нарушить движение, подражая болезни Паркинсона и даже восстановив нормальное движение у мыши имеющей это заболевание. Дейссерот и его коллега Луис де Лече, позже, продемонстрировали, что можно было разбудить мышей, активировав группу нейронов в мозге, которые контролируют возбуждение и сон.
Но оптогенетика является сложной задачей. Поскольку свет не легко проникает в плотную жировую ткань мозга, исследователи должны внедрить волоконно-оптический кабель, чтобы провести свет в мозг. Это ограничение привело к разработке другого, менее навязчивого метода, известного как DREADD (Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs). В этом случае рецептор, обычно активируемый нейротрансмиттерным ацетилхолином, модифицируется для реакции на этот препарат, который обычно не содержится в организме. Когда он попадает в организм, тогда можно управлять нейронами, а поведение меняется в течение нескольких часов. Основным недостатком здесь является медленный курс введения лекарственного средства по сравнению с быстрыми изменениями активности мозга, которые возникают во время большинства задач.
За последние несколько лет исследователи разработали новый метод, использующий низкочастотные радиоволны или магнитное поле, которые могут проникать в организм, не вызывая повреждений.
Волны служат для нагрева наночастиц оксида железа, инъецированных или генетически нацеленных на интересующую область тела. В процессе, подобном оптогенетике, нагретые наночастицы открывают ионный канал, называемый TRPV. В зависимости от местоположения наночастиц ионы могут выполнять любое количество задач - от высвобождения инсулина до подавления гормонов желудка, связанных с чувствами голода.
Кажется, только вопрос времени, прежде чем мысможем использовать эти технологии для лечения неврологических и психических проблем, возникающих в мозге.
С этой целью некоторые исследователи работают с наночастицами золота, которые при воздействии специального света могут выделять достаточно тепла для создания нейронного огня без необходимости изменять его гены.
Спасибо, что читаете нас, подписывайтесь, ставьте лайки, а мы продолжим собирать для вас самые свежие новости мира науки.