Суворо відміряні спалахи лазера можна використовувати для точного контролю за активністю певних нейронів мозку.
Перспективи подібної технології продемонстрували фахівці знаменитої MIT Media Lab: вперше, використовуючи суворо дозовані спалахи лазерного світла, вони зуміли активувати певні скупчення нейронів у мозку піддослідної мавпи. Такий підхід вже використовується для дослідження і контролю за активністю нейронів у порівняно простих нервових системах (риб і мух) і більш складних (гризунів) - але тепер його вдалося застосувати і для наших найближчих родичів, приматів.
Не займайтеся самолікуванням! У наших статтях ми збираємо останні наукові дані і думки авторитетних експертів у сфері здоров'я. Але пам'ятайте: поставити діагноз і призначити лікування може тільки лікар.
"Це відкриває шлях для створення принципово нових медичних процедур, здатних виліковувати широкий спектр психічних розладів, - говорить нейрофізіолог Ед Бойден (Ed Boyden), голова групи, яка повідомила про відкриття. Дійсно, основна гідність цієї техніки - її найвища вибірковість. Комбінуючи методи генної інженерії і різні характеристики лазерного променя, вчені з точністю до мілісекунд можуть «запускати» або «зупиняти» строго певні групи нейронів, зачіпаючи тільки потрібні з них і мінімізуючи побічні ефекти від цього впливу.
Але для початку потрібно створити спеціальні віруси, і це - та фаза, де потрібно використання генної інженерії. Вчені модифікують їх таким чином, щоб вони «вражали» іонні канали нейронів, які відповідають за передачу електричного сигналу, при цьому роблячи вірусні частинки ще й нешкідливими. Кожен вірус при цьому чутливий до опромінення синім кольором: як тільки на нього потрапляє таке випромінювання, вірус змушує іонний канал нервової клітини працювати на повну міць, і клітина «вистрілює», активуючись і передаючи сигнал.
Тут важливий і той момент, що вірус впроваджується в дуже обмежену область мозку, і зачіпає лише строго певний клас нервових клітин. Ще більше звужують вплив самі крихітні розміри лазерного променя. Що й казати, порівняно з існуючими методами хіміотерапії, які сьогодні є найбільш популярними в психіатрії та неврології, це вражаюча точність.
Подібний «оптогенетичний» підхід вперше був продемонстрований Едом Бойденом в 2005 р., спільно з Карлом Дайсеротом (Karl Deisseroth), і з тих пір встиг завоювати деяку популярність в нейрологічних дослідженнях. Він дозволив встановити, які саме групи нервових клітин задіяні в різних аспектах життєдіяльності - наприклад, у процесах обчення у мишей або втечі у риб. Але досі на таких складних організмах, як примати, застосувати методику не вдавалося. А примати, природно, останній щабель перед людиною.
Тим більше що результати, опубліковані нещодавно групою Бойдена, показують не тільки те, що підхід успішно застосуємо на мавпах, але і те, що він безпечний. Макаки-резуси, що пройшли протягом 8 − 9 міс. кілька повторних ін'єкцій вірусу і стимуляцій лазером, не отримували ніяких пошкоджень нейронів, мозку та імунної системи.
"Безліч розладів пов'язані зі змінами в певних видах нервових клітин, - резюмував Бойден, - так що для цілей терапії медики зацікавлені в можливості точкового впливу на строго певні клітини, не зачіпаючи інші. Тож саме такий точно локалізований вплив може відкрити двері для нових видів лікування ". Поки що для завдань, пов'язаних із «запуском» або, навпаки, «блокуванням» нервових клітин - наприклад, при лікуванні епілепсії або хвороби Паркінсона - використовуються вельми грубі методи, пов'язані з впровадженням в мозок електродів. Подібне рішення використовували і для контролю над мозком невеликих рибок («Управління мозком»). Однак зрозуміло, що така операція небезпечна, складна і невибіркова, пов'язана з масою, часто вкрай небезпечних побічних ефектів.
Звичайно, особливу увагу до «оптогенетичних» методик проявляють вчені. Точність його роботи може дозволити встановити більш детальні взаємозв'язки між роботою певних нейронів і груп нейронів з найбільш складними функціями вищої нервової діяльності.
Адже якщо для генетиків у більшості випадків підходящими об'єктами є кишкові палички, дрозофіли або миші, які на генному рівні не настільки сильно відрізняються від нас, то при дослідженнях нервової діяльності миша людині явно «не товариш». Досить сказати, що наш мозок - така складна система, що споживає 20% всієї енергії організму (для чого йому стільки потрібно - читайте в замітці «Мозок-обжора»), а, наприклад, у дрозофіл мозку, в звичайному сенсі слова, і зовсім немає. І для таких досліджень хірургічно точний вплив, застосовний і для приматів, виявляється як не можна більш до речі.
Публікація Wired