Ученые научились «успокаивать» клетки мозга с помощью желтого и голубого света
Нейробиологи из Массачусетского института технологий (Massachusetts Institute of Technology) разработали новый высокоэффективный метод реверсивного отключения деятельности мозга с помощью разных цветов света. Если направить воздействие новых инструментов на конкретные нейроны, это может привести к изобретению метода лечения мозговых патологий, связанных с такими заболеваниями, как эпилепсия, болезнь Паркинсона, хронический болевой синдром и др.
Такого рода нарушения лучше всего лечить с помощью «подавления», а не стимуляции аномальной деятельности мозга. Новая технология или так называемый «суперглушитель» позволит «выключать» в нужный момент сверхактивные рефлекторные дуги – эффект, недостижимый с помощью существующих лекарственных препаратов и традиционной терапии.
Эдвард Бойден, профессор медиа-лаборатории МИТ (MIT Media Lab) и младший сотрудник американского Института им. Макговерна при МИТ (McGovern Institute for Brain Research at MIT), считает, что нарушения деятельности мозга – одна из самых не восполненных медицинских нужд в мире.
Суть метода состоит в том, чтобы с помощью лазерного света стимулировать специализированные белки, вживлённые в ключевые области мозга. Бойденовские «суперглушители» были созданы из двух генов, взятых из микроорганизмов - грибков и бактерий. Эти гены, получившие название «Арк» (Аrch) и «Мaк» (Mac), отвечают за экспрессию светочувствительных белков, которые помогают организмам производить энергию. Если вживить эти гены в мозг, модифицированные нейроны начнут экспрессировать белок. Затем с помощью лучей лазера можно активировать клетки мозга, снижая напряжение нейронов и тем самым предотвратить их агрессивные всплески.
В ходе исследования учёные обнаружили, что клетки мозга с имплантированным геном «Арк» подавляются желтым светом, а нейроны, измененные геном «Мак», - синим. По мнению исследователей, с помощью новых инструментов можно программировать мозг, используя различные цвета с целью изучения и корректировки поврежденных нейронных сетей, что приводит к заболеваниям.
Исследовательская группа начала проводить эксперименты с генами «Арк» и «Мак» на приматах. Если результаты опытов окажутся положительными, использование оптического глушителя на людях станет потенциально возможным. Бойден планирует также с помощью своих «суперглушителей» исследовать рефлекторные дуги когнитивных и эмоциональных процессов с целью поиска патологических нейронов и путем их выключения облегчать болевой синдром и лечить эпилепсию.
Учёные продолжат исследования в этом направлении в надежде найти новые, более перспективные средства управления активностью клеток мозга – инструменты, которые позволят изучать рефлекторные дуги методами, ранее не представляющимися возможными.
Результаты исследований опубликованы в докладе "High-Performance Genetically-Targetable Optical Neural Silencing by Light-Driven Proton Pumps" в январском номере журнала Nature.
