Світіння лазера, спрямоване в мозок мишей, може активувати окремі нейрони і клітини в результаті навіть змінити поведінку гризунів. Дослідники з США використовували технологію оптогенетики для збільшення швидкості, з якої тварина споживало молочний коктейль. Але робота була проведена не з метою створення нового інструменту контролю людей, наприклад. Вчені хочуть надалі використовувати таку методику для більш точного картографування функцій мозку (і навчитися впливати на групу клітин як зараз, а навіть на окрему клітку в мозку).Так, освітивши певну ділянку мозку або конкретну клітку, дослідники потім по зміні поведінки тварини зможуть зрозуміти, за які функції відповідає саме він (або клітка).
Нейрофізіологи з Стенфордського університету (Stanford University) провели ряд експериментів на лабораторних мишах, які були генетично «спроектовані». Гризуни володіли світлочутливими нейронами в області мозку, яка називається орбітофронтальної корою. Ця ділянка мозку бере участь у сприйнятті і реакції на нагороду.
Світлом лазера на певні нейрони, дослідники міняли швидкість, з якою миші споживали висококалорійний молочний коктейль. Результати дослідження вперше показують, що оптогенетика дозволяє контролювати поведінка за рахунок активації послідовності окремих клітин.
Нейрофізіолог з Університетського коледжу Лондона Махель Хойссер (Michael Häusser) говорить, що одна з цілей оптогенетики полягає у створенні автоматичних систем, які керують мозком «на льоту», використовуючи лише світло.
Цієї мети можна досягти з допомогою «проектування» нейронів, які будуть містити певні білки. Один призведе клітку в активний стан після спалаху світла певної довжини хвилі (кольору), а інший змусить клітку саму генерувати світло різних кольорів, коли вона буде працювати.
Пристрій, який виявляє другий колір, допоможе вченим швидко визначати активовані ділянки, пов’язані з певною поведінкою, і налаштувати відповідь клітин на первинний світло.
Така система дозволить проникнути в нейронні процеси, які відбуваються в мозку алкоголіків, наприклад, можна буде порушити зв’язок алкоголь-винагороду, і таким чином позбавити людину від залежності) або змінити візуальні тригери, пов’язані з спогадами при посттравматичному стресовому розладі (врятувати хворого від нападів).
Дослідницька група під керівництвом двох нейрофізіологів Джошуа Дженнигса (Joshua Jennings) і Карла Дайссерота в експериментах на лабораторних мишах світила лазером через пристрій, що дозволяє впливати на певні нейрони.
Щоб переконатися, що клітини, на які вони впливають, відповідають саме за харчове винагороду, дослідники спочатку склали карти клітин, що беруть участь у соціальному винагороду. Вони змішані з клітинами, відповідають на «калорійне» винагороду, але керують зовсім іншим видом поведінки.
Вчені дозволили маленьким гризунам бігати в трубі всередині мікроскопа і стосуватися носом іншого миші. Голова останньої була закріплена на місці, карта мозку таких тварин також була заздалегідь складена. В ході експерименту з носами вчені змогли визначити нейрони, що реагують на взаємодію двох гризунів (мікроскоп дозволив зареєструвати їх «включення»).
Коли дослідники повторили перший експеримент з висококалорійним напоєм, але стимулювали соціальні нейрони замість тих, які були пов’язані з харчовим винагородою, тварини продовжували пити напій з тією ж швидкістю.
Зміна поведінки є важливим етапом у вивченні потенціалу одноклеточной стимуляції, говорить Ян Вейцзянь (Weijian Yang), нейроинженер з Колумбійського університету в Нью-Йорку. На зустрічі Спільноти нейронаук 2016 (Society for Neuroscience 2016) він і ще один дослідник представили інший підхід для зміни поведінки. Штучно зв’язавши нейрони, які зазвичай відповідають за сильно відрізняється поведінка. Пара навчених мишей, наприклад, пробують ласощі тільки тоді, коли вони бачать певні малюнки на екрані.Так вчені визначили, які нейрони відповідають за винагороду, а які за розпізнавання зображення.
Оптогенетичне вплив на такі не пов’язані нейрони в підсумку змусить їх включатися одночасно, і миша буде пробувати ласощі, навіть не бачачи картинки, вважає колега Вейцзяня.
Хойссер вражений роботою і вважає, що наступний крок — з’ясувати весь нейронний шлях, який піддається зміні.«Реальний потенціал загального оптичного контролю повинен бути розкритий», — вважає він.
Результати дослідження Хойссера були представлені на щорічній зустрічі Спільноти Нейронаук.
Раніше «Вести.Наука» розповідали про те, що вчені навчилися контролювати за допомогою світла біль.
