Американские учёные научились управлять мозговой деятельностью обезьян при помощи света. Используя специальную технику и уникальные медицинские методики, исследователям удалось повысить активность нервных клеток, необходимых для решения простейших задач.
Эффект от воздействия света на нейроны был впервые предсказан в 1979 году лауреатом Нобелевской премии сэром Фрэнсисом Криком. Впоследствии его предположения были подтверждены экспериментами с беспозвоночными и грызунами.
Команда учёных из Госпиталя Массачусетса (Massachusetts General Hospital) под руководством Вима Вандюффела (Wim Vanduffel) сумела применить эти методики на таких сложноорганизованных существах, как обезьяны.
Сначала учёные сканировали мозг макак-резусов с помощью магнитно-резонансного томографа в то время, как подопытные следили за перемещением зелёной точки по экрану компьютера. Животные должны были переводить взгляд на ту точку, которая загоралась ярче остальных. Сканирование мозга показало, что за решение этой несложной задачи отвечают аркообразные борозды (arcuate sulcus).
На следующем этапе работы учёные при помощи вируса внедрили в нейроны этой области головного мозга особый ген, реагирующий на голубой свет. Ген получили из водоросли (вид Natronomonas pharaonis), которая с его помощью избегает опасного ультрафиолетового излучения. Ген кодирует белок сенсорный родопсин-2, который под воздействием голубого света активирует нейроны.
В конце эксперимента биологи через специальные «входы» в черепе животных вводили тончайшие иглы с фонариками на концах и освещали нужные участки мозга.
Исследование, результаты которого опубликованы в журнале Current Biology, показало, что стимуляция светом ускорила реакцию обезьян как минимум на 10%. Вандюффел сообщает, что в дополнительных исследованиях с более сложными задачами реакция обезьян под воздействием света становилась ещё быстрее. Он предполагает, что сила светового эффекта возрастает вместе со сложностью задания.
Методы, использованные американскими учёными, обобщённо именуются оптогенетикой. Считается, что в будущем с его помощью можно будет лечить приступы эпилепсии, отключая светом участки мозга, которые вызывают припадки. Также планируется стимулировать светом выработку клетками мозга допамина — вещества, управляющего подвижностью, и таким образом бороться с болезнью Паркинсона.
Несмотря на то, что до лечения людей этим методом ещё далеко, эксперименты команды Вандюффела — это большой шаг вперёд. Они доказали возможность внедрения генетических переключателей в определённый тип клеток без ущерба для организма. Помимо этого, при помощи света учёными впервые была активирована целая группа нервных клеток, а не отдельные нейроны, как в предыдущих экспериментах.