Оптогенетическое устройство удалось запустить «силой мысли»: определенные белки стали вырабатываться в организме мышей благодаря активности головного мозга человека - Гранит науки - 2014-11-27

Устройство, описанное в ноябрьском номере журнала Nature Communications, использует электрическую энергию мозговых волн для включения светодиода, который, в свою очередь, активирует светоиндуцируемые гены, находящиеся в крохотном имплантате под кожей у мыши. Как отмечает в связи с этой публикацией The Scientist, в один прекрасный день такая система может предоставить новые возможности лечения на генном и клеточном уровне, которое будет реакцией на специфическое ментальное состояние индивидуума. И хотя описание этого хитроумного изобретения звучит фантастически, в основе системы комбинация двух хорошо известных методов: оптогенетики, использующей для регуляции активности генов светочувствительные белки, и основанного на электроэнцефалографии интерфейса «мозг-компьютер», который преобразует электрические потенциалы головного мозга в команды для электронных систем. Для создания управляемой интерфейсом «мозг-компьютер» оптогенетической системы группа биоинженеров под руководством Мартина Фуссенеггера (Martin Fussenegger) из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) собрала миниатюрное имплантируемое устройство, содержащее клетки, которые реагируют на ближний инфракрасный свет, и светодиод, который излучает в этом диапазоне. Под воздействием такого света клетки начинают производить бактериальную молекулу, запускающую синтез интерферонов.

Имплантат с клетками и светодиодом связан с монитором, который улавливает мозговые волны через электроэнцефалографический датчик на лбу человека, посредством беспроводного устройства Blootooth. Наблюдая за активностью головного мозга испытуемых, ученые просили их выполнить одно из трех умственных упражнений: 10 минут поиграть в компьютерную игру Майнкрафт, попытаться контролировать собственную мозговую активность в зависимости от яркости дисплея или просто расслабиться, медитируя или отдавшись произвольному течению мыслей. В каждом из трех случаев производимые мозгом электрические сигналы имели специфику. Эти сигналы с определенными электроэнцефалографическими характеристиками преобразовывались до пороговых значений, которые «включали» светодиод и таким образом освещали клетки внутри будущего имплантата. При вживлении под кожу мыши в оптогенетическом имплантате в ответ на тот или иной электроэнцелографический человеческий сигнал возникало электрическое поле. Мозговая волна с определенными характеристиками преобразовывалась в сигнал, который поступал на приемник, а затем «включал» светодиод. Излучение этого оптического электрода, или как его называют в оптогенетике, оптрода, активировало гены в клетках внутри имплантата, а синтезируемый ими белок (щелочная фосфатаза) посредством диффузии через полупроницаемую мембрану поступал в кровоток животных, где легко отслеживался. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».