Группа исследователей из Кореи показала, как при помощи нейроимпланта можно управлять поведением мыши: заставлять животное игнорировать сексуальные и пищевые стимулы, терять интерес к объекту или, наоборот, преследовать его.
В мозг каждой мыши встроили имплант, основу которого составляла нить оптоволокна. По нему свет передавался под череп грызуна и стимулировал часть мозга, которую ученые выделили ранее, наблюдая, какие группы нейронов активируются, когда животное изучает новый объект — например, игрушку.
Активация нейронов с помощью света, или оптогенетика, — популярная методика изучения функций отделов мозга. Для того чтобы «включить» группу нейронов посредством света, выводят генетически модифицированных животных, в клетках которых синтезируются светочувствительные рецепторы — опсины. Иногда опсины доставляют в нужные отделы мозга с помощью вирусных векторов, как и поступили в данном эксперименте.
Исследователи под руководством инженера Фила-Сынги Ли (Phill-Seung Lee) и биолога Дэсоо Кима (Daesoo Kim) подавали стимулирующий сигнал и наблюдали за поведением мыши, в клетку которой предварительно помещали игрушку на палочке. Когда нейроимплант давал свет, животное не могло оторваться от игрушки и преследовало ее, а как только имплант выключали — оно теряло интерес.
Затем ученые посадили грызунов в лабиринт с семью «аттракционами»: проволочной лесенкой, узким мостиком и участком с неровной поверхностью, а также двумя отвлекающими факторами — течной самкой (все мыши с имплантами были самцами) и кормушкой. Кроме того, исследователи усложнили имплант: помимо оптоволокна, передающего стимулирующий сигнал, появились закрепленная на манер «морковки перед мордой осла» игрушка и коробочка с сервоприводом, управляющая положением игрушки относительно мордочки мыши. Сервопривод управлялся по Wi-Fi с компьютера.
Результаты оказались очень впечатляющими. На видео с 02:05 можно видеть, как мышь проходит маршрут, подчиняясь только экспериментатору: животное преследует игрушку и поворачивает за ней всякий раз, когда человек удаленно поворачивает устройство. Кроме того, мыши полностью игнорировали стимулы: быстро пробегали и мимо самки, и мимо лакомства. Описание эксперимента опубликовано в Nature Neuroscience.
Создатели управляемых с ноутбука мышей, Ли и Ким, полагают, что животные-киборги, поведение которых может контролировать человек, — очень важное и перспективное направление исследований. Киборги сочетают в себе послушание роботов и отличную проходимость, приспособляемость и смекалку животных.