Учёным удалось с помощью имплантата изменить социальные взаимодействия между мышами

Метод, известный как оптогенетика, позволяет исцелять многие тяжелые патологии, от паралича до слепоты. Ученые из Северо-Западного университета Чикаго открыли новые возможности в этой области, впервые применив новый имплантат для программирования социальных взаимодействий между мышами.

Используя свет для воздействия на генетически модифицированные нейроны, ученые продемонстрировали новый способ управления специфическими областями мозга
Оптогенетика основана на постулате того, что некоторые клетки содержат белки, которые делают их более чувствительными к свет. Внедряя гены повышенной светочувствительности новым клеткам, ученые могут изменять их поведение простым воздействием света – просто, дешево и весьма эффективно. Команда Северо-Западного университета пошла еще дальше и снабдила генетически модифицированных мышей измененными нейронами, экспрессирующими ген из светочувствительных водорослей, с помощью специального мозгового импланта.
Этот имплант описывается как первый в своем роде. Крошечное беспроводное устройство толщиной в полмиллиметра располагается под кожей, на внешней поверхности черепа. Тонкий и гибкий нитевидный зонд, оснащенный светодиодами, проходит в мозг, благодаря чему исследователи могут управлять дистанционно управлять нейронами посредством световых сигналов в режиме реального времени.
«Предыдущие версии подобных технологий не позволяли нам наблюдать нескольких животных, социально взаимодействующих в сложной среде, потому что они были слишком сильно ограничены аппаратурой», — пояснила нейробиолог Евгения Козоровицкая, разработавшая эксперимент. «Иногда ломались волокна, иногда сами животные путались в проводах. Чтобы изучить поведение животных в реалистичных условиях, нам потребовалась инновационная беспроводная технология».
Поскольку подопытные мыши теперь выглядели и вели себя самым обычным образом, ученые смогли успешно провести провести первое оптогенетическое исследование социальных взаимодействий между группами живых существ.
Грызуны с имплантами были помещены в общий вольер, в то время как исследователи активировали нейроны в области мозга, связанной с исполнительной функцией более высокого порядка. Это привело к увеличению частоты и продолжительности социальных взаимодействий между мышами, причем эти параметры 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, — призналась Козоровицкая. «Насколько нам известно, это первая прямая оценка давней гипотезы о нейросинхронности в социальном поведении».
Поскольку оптогенетика включает в себя генетически модифицированные нейроны, в настоящее время использование данной технологии на людях запрещено законом. Но даже в текущем состоянии технология дарит исследователям способ изучения связи между нейронами и высвобождения нейротрансмиттеров в ответ на различные стимулы. Несмотря на то, что испытания пока что проводились только на мышах, полученные данные можно использовать и для помощи пациентам, страдающим от самых разных патологий.
«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», — отмечает Джон А. Роджерс, руководивший разработки новых технологий. «Теперь у нас есть технология, позволяющая исследовать, как формируются и разрываются связи между особями в разных социальных группах, а также способ изучать, как в результате этих взаимодействий возникают социальные иерархии».