Унікальний мозковий імплант вперше дозволив дізнатися, як саме нейрони мозку беруть участь у соціальних взаємодіях

Метод, відомий як оптогенетика, дозволяє зцілювати багато важких патологій, від паралічу до сліпоти. Вчені з Північно-Західного університету Чикаго відкрили нові можливості в цій галузі, вперше застосувавши новий імплантат для програмування соціальних взаємодій між мишами.

Використовуючи світло для впливу на генетично модифіковані нейрони, вчені продемонстрували новий спосіб управління специфічними областями мозку

Оптогенетика заснована на постулаті того, що деякі клітини містять білки, які роблять їх більш чутливими до світла. Впроваджуючи гени підвищеної світлочутливості новим клітинам, вчені можуть змінювати їх поведінку простим впливом світла - просто, дешево і досить ефективно. Команда Північно-Західного університету пішла ще далі і забезпечила генетично модифікованих мишей зміненими нейронами, що експресують ген зі світлочутливих водоростей, за допомогою спеціального мозкового імпланта.

Цей імплант описується як перший у своєму роді. Крихітний бездротовий пристрій товщиною в півміліметра розташовується під шкірою, на зовнішній поверхні черепа. Тонкий і гнучкий нітевидний зонд, оснащений світлодіодами, проходить у мозок, завдяки чому дослідники можуть керувати дистанційно керувати нейронами за допомогою світлових сигналів у режимі реального часу.

«Попередні версії подібних технологій не дозволяли нам спостерігати кількох тварин, соціально взаємодіючих у складному середовищі, тому що вони були занадто сильно обмежені апаратурою», - пояснила нейробіолог Євгенія Козоровицька, яка розробила експеримент. "Іноді ламалися волокна, іноді самі тварини плуталися в дротах. Щоб вивчити поведінку тварин у реалістичних умовах, нам потрібна була інноваційна бездротова технологія ".

Оскільки піддослідні миші тепер виглядали і вели себе самим звичайним чином, вчені змогли успішно провести перше оптогенетичне дослідження соціальних взаємодій між групами живих істот.

Гризуни з імплантами були поміщені в загальний вольєр, в той час як дослідники активували нейрони в області мозку, пов'язаної з виконавчою функцією більш високого порядку. Це призвело до збільшення частоти і тривалості соціальних взаємодій між мишами, причому ці параметри можна було звернути назад, відключивши стимуляцію. Вчені також могли довільно вибрати пару мишей для посиленої взаємодії.

"Насправді ми не думали, що це спрацює, - зізналася Козоровицька. «Наскільки нам відомо, це перша пряма оцінка давньої гіпотези про нейросинхронність у соціальній поведінці».

Оскільки оптогенетика включає генетично модифіковані нейрони, в даний час використання даної технології на людях заборонено законом. Але навіть у поточному стані технологія дарує дослідникам спосіб вивчення зв'язку між нейронами і вивільнення нейротрансмітерів у відповідь на різні стимули. Незважаючи на те, що випробування поки що проводилися тільки на мишах, отримані дані можна використовувати і для допомоги пацієнтам, які страждають від різних патологій.

«Активність мозку ізольованої тварини цікава, але вихід за рамки досліджень на окремих людях і вивчення складних, соціально взаємодіючих груп є одним з найбільш важливих і захоплюючих рубежів у нейробіології», - зазначає Джон А. Роджерс, який керував розробкою нових технологій. «Тепер у нас є технологія, що дозволяє досліджувати, як формуються і розриваються зв'язки між особами в різних соціальних групах, а також спосіб вивчати, як в результаті цих взаємодій виникають соціальні ієрархії».