Ученые создали имплант, контролирующий поведение мышей на расстоянии

Фото: Northwestern University

Используя свет для воздействия на генетически модифицированные нейроны, ученые демонстрируют новые способы управления специфическими областями мозга. Этот метод, известный как оптогенетика, потенциально может лечить многие болезни, от паралича до слепоты. Ученые из Северо-Западного Университета в Чикаго открыли новые возможности в этой области, впервые применив новый имплант для программирования социальных взаимодействий между мышами, что, по их словам, закладывает основу для понимания того, как в сложных группах людей формируются иерархии и отношения, сообщает New Atlas

Оптогенетика основана на идее, что некоторые клетки содержат белки, которые делают их более чувствительными к свету. Внедряя гены, которые придают эти характеристики новым клеткам, их поведение можно изменить под воздействием света. Ученые Северо-Западного Университета смогли сделать это на генетически модифицированных мышах, снабдив их, с помощью недавно разработанного мозгового импланта, измененными нейронами, куда был помещен ген светочувствительных водорослей.

Этот имплант описывается как первый в своем роде. Крошечное беспроводное устройство толщиной в полмиллиметра располагается под кожей на внешней поверхности черепа. Маленький и гибкий нитевидный зонд, оснащенный светодиодами, внедряется в мозг, и исследователи могут управлять светом в режиме реального времени с помощью беспроводной связи с соседнего компьютера.

"С помощью предыдущих технологий мы не могли наблюдать нескольких животных, социально взаимодействующих в сложных условиях, потому что они были привязаны", — говорит нейробиолог Евгения Козоровицкая, разработавшая эксперимент. "Провода рвались или животные запутывались. Чтобы задавать более сложные вопросы о поведении животных в реальных условиях, нам потребовалась эта инновационная беспроводная технология".

Ученые применили новую технологию в экспериментах, в которых мыши могли вести себя как обычно, что позволило ученым провести первое оптогенетическое исследование социальных взаимодействий между группами животных.

Имплантированные грызуны находились в непосредственной близости друг от друга внутри вольера, а ученые использовали свою технологию для активации нейронов в области мозга, связанной с исполнительными функциями более высокого порядка. Это привело к увеличению частоты и продолжительности социальных взаимодействий между мышами, которые можно было обратить вспять, отключив стимуляцию. Ученые также могли произвольно выбрать пару мышей для усиленного взаимодействия.

"На самом деле мы не думали, что это сработает", — говорит Козоровицкая. "Насколько нам известно, это первое полдтверждение давней гипотезы о нейросинхронности в социальном поведении".

Поскольку оптогенетика включает в себя генетически модифицированные нейроны, в настоящее время ее нельзя использовать на людях. Что она действительно делает, по крайней мере в этом контексте, так это предлагает исследователям способ изучения связи между нейронами у мышей и высвобождением нейротрансмиттеров в ответ на различные стимулы.

"Активность мозга отдельного животного интересна, но исследования на отдельных людях и изучение сложных, социально взаимодействующих групп является одним из наиболее важных и захватывающих рубежей в нейробиологии", — говорит Джон А. Роджерс, руководивший разработкой технологии. "Теперь у нас есть технология, позволяющая исследовать, как формируются и разрываются связи между людьми в этих группах, и изучать, как возникают социальные иерархии в результате этих взаимодействий".

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ATinform