Оптогенетика Дублювання мозку - спостерігач
Оптогенетика Дублювання мозку
Дослідники використовують оптогенетику для маніпулювання клітинами мозку. Таким чином, вони можуть декодувати мозкові процеси, але також контролювати почуття чи сприйняття. Де межі?
Немов дистанційно керований: кольорове світло стимулює певні нервові клітини мозку гризуна. Таким чином, дослідники можуть локалізувати причину розладів.
Зображення: Popular Science/Gettyimages
Миша в клітці жваво нюхає стіни та підлогу. До її голови прикріплений кабель. Дослідник мозку Андреас Люті натискає перемикач. Синє світло проникає через оптичні волокна кабелю в мозок миші. Тварина раптово зупиняє свої рухи і впадає в своєрідний параліч. Дослідник змінює колір на жовтий. Наче нічого не сталося, миша знову досліджує клітку. Синій промінь світла змушує її знову зупинитися. Вона залишається нерухомою, ніби боїться. "Я можу вмикати і вимикати центр страху за допомогою променя світла", - пояснює Люті.
Вчений вивчає явище страху та його причини більше десяти років. Не як психіатр чи психолог, а як дослідник мозку в Інституті Фрідріха Мішера в Базелі. Він проводить експерименти на тваринах та ізольованих нервових клітинах і вивчає біохімічні процеси в мозку, які викликають страх. Результати повинні допомогти краще зрозуміти походження тривоги та панічних атак у людей та оптимізувати їх лікування.
Те, що робить Люті, називається оптогенетикою. Цей метод дивно поєднує оптику та генну інженерію і дозволяє глибоко проникнути в мозок. Окремі клітини мозку стимулюються за допомогою коротких світлових імпульсів. "Активуючи або деактивуючи їх одним натисканням кнопки, ми можемо вперше дослідити, що роблять окремі нервові клітини", - говорить Люті. Це дозволяє вивчати мережу мільярдів клітин мозку в недосяжній раніше роздільній здатності. Втручання в центральну нервову систему дає можливість маніпулювати окремими нейронами. Це створює потенціал для зловживань і заробляє критику.
Молекули водоростей надсилають речовини-месенджери
Оптогенетика розпочалася в США. Роками неврологи шукали спосіб маніпулювати окремими нервовими клітинами цілого мозку. Світло здавалося придатним як засіб, але впровадження впродовж тривалого часу не принесло успіху. Поки остаточно не було знайдено рішення для водоростей. Деякі види мають молекули білка, які реагують на світлові імпульси різного кольору з певними хімічними сигналами. Психіатр і генетик Карл Дейсерот, який зараз проводить дослідження в Стенфордському університеті в Каліфорнії, визнав потенціал цих так званих опсинів. Він ввозив їх в культури нервових клітин і знаходив спосіб стимулювати клітини світлом. На наступному етапі він використовував нешкідливі віруси як «пороми», за допомогою яких передавав світлочутливу систему в мозок тварин. Це дозволило йому контролювати окремі нейрони за допомогою тонкого скляного волокна.