Новое устройство может управлять головным мозгом

Ученые из Северо-Западного университета открыли новые возможности в оптогенетике впервые применив новый имплант для программирования социальных взаимодействий между мышами, что, по их словам, закладывает основу для понимания того, как иерархии и отношения формируются в сложных группах людей.

Оптогенетика основана на идее, что некоторые клетки содержат белки, которые делают их более чувствительными к свету, чем другие, и, вставляя гены, которые придают эти характеристики новым клеткам, их поведение можно изменить под воздействием света. Ученые Северо-Западного университета смогли сделать это на генетически модифицированных мышах, снабдив их измененными нейронами, экспрессирующими ген из светочувствительных водорослей, с помощью недавно разработанного имплантата мозга.

Этот имплант описывается как первый в своем роде. Крошечное беспроводное устройство толщиной в полмиллиметра располагается под кожей, но на внешней поверхности черепа. Тонкий и гибкий нитевидный зонд, оснащенный светодиодами, проходит вниз в мозг, и исследователи могут управлять светом в режиме реального времени с помощью беспроводной связи ближнего поля с соседнего компьютера.

«Благодаря предыдущим технологиям мы не могли наблюдать нескольких животных, социально взаимодействующих в сложной среде, потому что они были привязаны», - сказала нейробиолог Северо-Запада Евгения Козоровицкая, разработавшая эксперимент. «Волокна ломались, или животные запутывались. Чтобы задавать более сложные вопросы о поведении животных в реалистичных условиях, нам потребовалась эта инновационная беспроводная технология. Уйти от привязи - это потрясающе ».

Ученые применили эту новую технологию в экспериментах, в которых мыши могли выглядеть и вести себя как обычно, что позволило им провести первое оптогенетическое исследование социальных взаимодействий между группами животных.

Имплантированные грызуны находились в непосредственной близости друг от друга внутри вольера, а ученые использовали свою технологию для активации нейронов в области мозга, связанной с исполнительными функциями более высокого порядка. Это привело к увеличению частоты и продолжительности социальных взаимодействий между мышами, которые можно было обратить вспять, отключив стимуляцию. Ученые также могли произвольно выбрать пару мышей для усиленного взаимодействия.

«На самом деле мы не думали, что это сработает», - сказал Козоровицкий. «Насколько нам известно, это первая прямая оценка основной давней гипотезы о нейросинхронности в социальном поведении».

Поскольку оптогенетика включает в себя генетически модифицирующие нейроны, в настоящее время она не одобрена для использования на людях. Что он действительно делает, по крайней мере в этом контексте, так это предлагает исследователям способ изучения связи между нейронами в моделях мышей и высвобождения нейротрансмиттеров в ответ на различные стимулы.

«Активность мозга изолированного животного интересна, но выход за рамки исследований на отдельных людях и изучение сложных, социально взаимодействующих групп является одним из наиболее важных и захватывающих рубежей в нейробиологии», - говорит Джон А. Роджерс, руководивший разработкой технологий ». Теперь у нас есть технология, позволяющая исследовать, как формируются и разрываются связи между людьми в этих группах, и изучать, как социальные иерархии возникают из этих взаимодействий ».

Источник:https://newatlas.com/science/wireless-brain-implant-social-interaction-mice-optogenetics/

Смотрите далее