Оптогенетика, или как управлять мозгом с помощью света
Одна вспышка света - и мышь бежит в нужном вам направлении. Гиптоз? Нет, оптогенетика, новый инструмент нейрофизиологов. Оптогенетика позволяет управлять деятельностью клеток мозга с помощью света. В будущем она может помочь врачам диагностировать и лечить эпилепсию, депрессию, болезнь Паркинсона и т.д.
Ученые из медицинского центра Уэйк-Форест Бэптист применили оптогенетику для прояснения нейро-химических аспектов зависимости. Руководитель исследования, адъюнкт-профессор нейробиологии и анатомии Евгений Будыгин, с помощью света нашел и взял под контроль отдельные популяции дофаминовых клеток. Новая техника позволила понять некоторые механизмы работы дофамина, благодаря которым можно будет ослабить алкогольную зависимость. Дофамин - это нейромедиатор, управляющий в мозге центрами удовольствия и подкрепления.
Мозг контролирует деятельность своих клеток, а нейрофизиологи давно бьются над тем, чтобы самим управлять этими клетками. Оптогенетика позволяет включать и отключать нейроны, в любое время. Активируя те или иные нервные клетки, ученые могут узнать, какие формы поведения они регулируют. В случае алкоголизма это позволяет установить причинно-следственную связь между нейрохимическими изменениями в мозгу и зависимым поведением.
"Это исследование сразу стало сенсацией. Вы можете выбрать клетки любого типа и заставить их реагировать на луч света", - рассказывает Элизабет Хиллмэн (Elizabeth Hillman), инженер по биомедицинскому оборудованию. По словам соавтора исследования Джеффри Вайнера (Jeffrey L. Weiner), хотя они испытывали оптогенетические методы на крысах-"алкоголиках", результаты работы могут помочь и людям.
Но тут возникает немало "но". Во-первых, чтобы управлять нейронами с помощью света, в каждую клетку мозга нужно добавить генетический материал. Над мышами такие операции проводить несложно, а над людьми - невозможно. Во-вторых, крайне лучам света крайне тяжело проникать в мозг. "Попробуйте посветить фонариком сквозь ладонь", - замечает Хиллмэн. В-третьих, ученые опасаются, что свет "бьет" сразу по очень многим клеткам (отсюда нередко случаются нежелательные последствия).
Но ученые не теряют надежды останавливать припадки с помощью света. Если эта техника окажется успешным, оптогенетика могла бы применяться против болезни Паркинсона, депрессии, аддикций и шизофрении. "Мы делаем первые шаги в этом направлении", - заявил Будыгин.
Исследование представлено в журнале Frontiers in Behavioural Neuroscience.
По материалам Medical Daily.
Артём Космарский nauka21vek.ru