Мозг на дистанционном управлении

Всего около 10 лет назад психиатр и биоинженер Карл Дейссерот из Стэнфордского университета вместе со своей командой учёных опубликовал свою статью об оптическом управлении мозгом, новом методе исследования мозга, теперь известном как оптогенетика.

Как же работает этот метод?

В мембрану нервных клеток, нейронов, из которых и состоит наша нервная система, вводится светочувствительный белок (фотоактивируемый протеин). Как можно догадаться по названию этого белка, он активируется светом, позволяя отыскать нужные группы нейронов в мозге человека или животного.

Что это даёт?

Долгое время неврологи и нейрофизиологи судили о принципах функционирования мозга, имея в распоряжении его общую структуру, примерную «карту» нейронов (а их в мозге человека аж почти 80 миллиардов!) и случаи нарушений, с которыми сталкивались при работе с пациентами.

Действительно, порой шаткая походка или внезапная потеря способности держать равновесие после травмы головы — лучший стимул узнать, как так получилось, что, например, удар пришёлся в голову, а пострадали совсем другие части тела.

Клинические случаи могут быть полезны и при исследования психических заболеваний.

Но без детального исследования самих нейронов, образующих сложные разветвлённые сети, каждая из которых может определять ту или иную функцию нашего организма, изучение сложной нервной деятельности существенно замедляется. Если же можно подсветить и досконально разглядеть конкретные группы нейронов, дело идет куда быстрее. Но это не единственный «бонус».

Управляя мышиными умами

Вернёмся к Карл Дейссероту и его суперкоманде учёных. Чтобы создать не просто систему «детектирования» нейронов, а ещё и систему их контроля, учёные модифицировали нервные клетки в мозге мыши генами родопсина, которые содержатся в водорослях. Родопсины, в свою очередь, используют энергию, позволяя заряженным ионам проникнуть в клетки. Ну а заряженные ионы способны изменять электрическую активность нейронов, влияя на поведение животного.

Но и таких оптогенетических методов исследователям было мало. Методы оптогенетики не позволяли проникнуть в плотные жировые ткани мозга, создавая серьёзные препятствия на пути к глубоким структурам мозга.

Тогда они изобрели «импланты», оптоволоконные кабели, которые позволили «зажечь лампочку», иными словами, провести свет в труднодоступные участки мозга и нейронные сети.

Но это было достаточно серьезным вмешательством в мозг, так что на этом учёные не успокоились, а придумали очередной инструмент, который и не нарушал бы нейронные сети, и при этом помог бы манипулировать поведением мышей — подопытных во всем этом долгом и кропотливом эксперименте.

Если вы проявляете отважную стойкость перед громоздкими терминами-наборами непонятных слов, знайте: американские биоинженеры назвали свой новый метод управления мышиными умами DREADD (designer receptors exclusively activated by designer drugs), что в переводе с английского звучит как технология синтетических рецепторов, активируемых заданным лигандом.

Куда проще осознать результат и значимость применения того, что было названо столь устрашающе: теперь можно управлять умами в прямом смысле этого слова: от активации чувства голода до приведения в состояние сна или бодрствования.

Паркинсон нам не помеха!

В Калифорнийском университете команда учёных во главе с ещё одним биоинженером Анатолем Крейцером стала работать вместе с Дейссеротом, чтобы проверить, как разработанный метод может помочь в лечении болезни Паркинсона. И, о чудо! Они сумели сначала нарушить движения мышей, имитируя у них болезнь Паркинсона, а потом восстановить нормальную двигательную активность.

К тому же они экспериментально доказали, что теперь можно усыпить и пробудить мышь без какого-либо хирургического или гипнотического вмешательства!Конечно, не всё так просто. Все-таки DREADD предполагает прием препарата, вещества, которое позволяет провернуть такую схему. Так что едва ли можно назвать это дистанционным управлением мозгом, которое было так смело декларировано в заголовке этой статьи.

Основной недостаток здесь — медленный курс приёма препарата, который зачастую просто не может угнаться за быстрыми изменениями мозговой активности. Но за последние пару лет исследователи разработали ещё одну технологию, уже использующую низкочастотные радиоволны или магнитное поле, которые тоже могут проникать в мозг, не причиняя никакого вреда подопытным.

Волны служат для нагрева наночастиц оксида железа, вводимых в организм и нацеленных на участок мозга, представляющий интерес. Вот тут уже можно осторожно заметить, что учёные очень близки именно к дистанционному управлению мыслями… А хорошо ли это? Есть о чём задуматься.

Искать ли психиатрам новую работу?

Вся эта череда экспериментов на нейронах мышей проводилась не просто с целью позабавиться усыплением или пробуждением зверьков: вполне серьёзно рассматривается возможность помогать людям выздоравливать от психических заболеваний, которые пока довольно трудно поддаются лечению.

Но начинать надо с малого: например, пока ведутся исследования, как вышеописанными методами устранить депрессию. Кто знает, может, вскоре смогут вылечить и многие другие психические болезни. Кажется, теперь это лишь вопрос времени…