,
Дискотека в голове
Участки мозга можно включать и выключать, как лампочки, и делать это с пользой.
В 2007 году Карл Дайсерот из Стэнфорда опубликовал революционную работу, и утвердил новую область нейронауки – оптогенетику.
Он научился контролировать активность отдельныx нейронов дистанционно, «не залезая в мозг» подопытного животного, а просто действуя на эти клетки синим или желтым светом. Раньше это умели делалать только с помощью глубокой стимуляции мозга (deep brain stimulation) двумя электродами, физически введенными в мозг.
Эксперименты делают in vivo, то есть на живых животных, и выглядит это довольно страшно: мышь с лампочкой в голове сидит в углу клетки, лампочка загорается синим (нейроны части мозга активируются) – и бедная мышка начинает бегать кругами. Обратная картина с червем нематодой – когда на него светят желтым светом, он перестает двигаться и «зависает». Что с ними происходит?
И мышь и червяк – трансгенные, в их ДНК ввели искуственный ген. Cделали так, чтобы он работал, то есть производил белок, только в определнном типе клеток. В данном случае белок собирается только в моторных нейронах, которые контролируют движение. Но почему тогда мышь бегает, а нематода останавливается? В геном мыши и нематоды вставлены гены двух разных белков. Оба белка искусственно меняют заряд мембраны нейрона, и клетка либо активируется, либо перестает работать. Синий свет контролирует «активирующий» белок, а желтый – «репрессирующий». Получается, что ученые научились манипулировать с живым, действующим мозгом животных, контролировать самые маленькие его участки, направленно изменять его работу.
Эта возможность открывает огромные перспективы, ведь нервная система контролирует весь организм! Например известно, что при шизофрении нарушается работа специфического типа нейронов: они не передают сигнал. Оптогенетика предлагает решить эту проблему: с помощью почтальонов-вирусов ген «белка-активатора клеток» можно доставить в нейроны и, с помощью синего света, заставить их работать. Очень красивое решение сложной проблемы.
Оптогенетика позволяет решить и более фундаментальные проблемы. От вопроса о том, какая часть «мозга» дрозофилы отвечает за уворачивание от хищников, до механизма восприятия запахов у млекопитающих. Команда гарвардских биологов светила синим светом на чувствительные нейроны в носу мышей, наблюдая за тем, как импульс идет в мозг. Они поменяли сложно управляемый параметр – запах – на то, что легко контролировать – свет, и мыши «нюхали свет». Оказалось, что нейроны делятся на пары, каждая из которых синхронно воспринимает импульс (запах/свет), но через некоторое время они начинают работать раздельно, передавая в мозг сигналы о тонких особенностях запаха. Видимо, у парфюмеров «парные нейроны» работают особенно хорошо.
За 4 года с момента первой публикации об оптогенетике вышло порядка 70 статей, и каждая – революция. Такое ощущение, что лечение шизофрении, болезни Паркинсона, контроль над мозгом, перезапуск сердца, победа над нейролепсией и высоким давленим не за горами. Главное – не заработать комплекс Бога.
