Биологи научились управлять работой мозга при помощи ультразвука
Биологи из США создали новую методику "контроля разума", которая позволяет управлять поведением отдельных нервных клеток или всего мозга в целом при помощи ультразвуковых импульсов.
Молекулярные биологи и нейрофизиологи вывели крайне необычный подвид трансгенных червей-нематод, поведением и работой мозга которых можно управлять при помощи ультразвука, и опубликовали основы этого метода "контроля разума" в журнале Nature Communications.
"В отличие от света, низкочастотный ультразвук может распространяться по телу, почти не рассеиваясь при этом. Это может быть большим плюсом в том случае, если вы хотите стимулировать какую-то глубоко расположенную часть мозга, не действуя на другие отделы нервной системы", — объясняет Стюарт Ибсен (Stuart Ibsen) из Института Салка в Ла-Хойе (США).
Ибсен и его коллеги научились "дирижировать" червями-нематодами при помощи ультразвука и необычных пузырьков воздуха в окружающей их питательной среде, модифицировав геном беспозвоночных таким образом, что их нервные клетки начали воспринимать ультразвуковые "команды".
Секретом такой трансформации стала пересадка в ДНК червя особого гена TRP-4. Он содержит в себе инструкции по сборке молекул необычного белка, играющего роль одного из каналов-пор на поверхности мембраны нейронов, пропускающих ионы определенного типа, кальция в данном случае. Когда ультразвук ударяет по молекулам этого белка, данный канал открывается, в результате чего клетка испускает импульс тока.
Это позволяет управлять работой отдельных клеток или всего примитивного мозга червя в целом, используя высокоточный источник ультразвука и особые воздушные пузырьки, покрытые специальным слоем жиров и краски, помогающие ученым сфокусировать звуковые сигналы на конкретных клетках внутри тела нематоды.
Пока эта методика "контроля разума", соногенетика, как ее называют ученые, работает только для червей, однако ничто не мешает, по словам Ибсена, адаптировать ее для работы с человеческими нейронами или мозгом других животных. Для работы такой методики нужно будет лишь вставить ген TRP-4 в нужные клетки и ввести небольшое количество пузырьков в кровоток пациента. Подобные системы, как надеются ученые, помогут людям бороться с эпилепсией и другими расстройствами в работе мозга.
"Главное сокровище скрывается за вопросом, может ли эта методика работать с мозгом млекопитающих. Мы уже начали первые эксперименты на мышах. Если нам удастся совершить скачок и мы сможем приспособить соногенетику для работы с людьми, наши коллеги смогут найти способы "бесконтактного" управления работой нейронов", — заключает другой автор статьи Срикант Чаласани (Sreekanth Chalasani).