Синхронізація мозку робить мишей більш соціальними.
Щоб дізнатися функцію нейрона, нейронного ланцюжка або цілого мозкового центру, можна примусово активувати нейрон (або групу нейронів) і подивитися, як зміниться поведінка тварини. Або навпаки - можна примусово придушити активність нервових клітин: коли нейрони мовчать, коли якийсь нервовий ланцюг неактивний, це теж позначається на тому, як тварина поводиться. Щоб вмикати і вимикати нейрони, у нейробіологів є потужний інструмент - оптогенетичні методи, про які ми неодноразово розповідали.
Коротко суть оптогенетики така: у геном миші (або щури) вносять певні зміни, так, щоб деякі нервові клітини можна було активувати або приспати світловим спалахом. (Для цього нейрони отримують ген флуоресцентного білка, який здатний ловити світлові хвилі; сам флуоресцентний білок пов'язаний з молекулярним апаратом клітини, який генерує електрохімічний імпульс на мембрані нейрона.) Потім у мозок такої миші поблизу з модифікованими нейронами впроваджують найтонші світлодіоди. Миша залишається живою і більш-менш нормально себе почуває, хіба що на голові у неї знаходиться особлива конструкція, що утримує оптоволокно, якою йде вглиб мозку. Тепер залишається тільки вмикати і вимикати світло і спостерігати, як миша буде поводитися - чи захочеться їй пити, чи покращиться у неї пам'ять тощо.
Проблема тут у тому, що оптоволокно тягнеться до спеціального апарату, який управляє світловими спалахами і заодно реєструє роботу нейронів. Миша залишається на прив'язку, і це в багатьох відношеннях обмежує її поведінку. Наприклад, важко вивчати якісь соціальні навички, коли тварини активно не взаємодіють один з одним. Було б набагато краще, якби світлодіодний апарат можна було контролювати дистанційно, без дротів.
Саме такий бездротовий оптогенетичний апарат описують у Nature Neuroscience співробітники Північно-Західного університету. Їх пристрій управляється високочастотними радіохвилями, які генерують світлові спалахи потрібної кількості, тривалості та інтенсивності. Більш того, новий апарат дозволяє генерувати спалахи чотирьох різних довжин хвиль - зеленого, синього, жовтого і червоного кольору. Тобто одночасно в однієї миші або щура можна керувати відразу чотирма нейронними ланцюгами, якщо тільки зробити так, щоб нейрони цих ланцюгів реагували на чотири кольори. Нарешті, новий апарат обходиться без батарейок - його живлять ті ж радіохвилі, які керують світловими імпульсами.
Експеримент ставили відразу з двома-трьома мишами, у яких світлодіоди йшли до певних нейронів префронтальної кори. Від префронтальної кори залежать найскладніші когнітивні функції, і вплив її на поведінку більш ніж великий. Виявилося, що якщо у різних мишей синхронізувати роботу нейронів в префронтальній корі, якщо нейрони будуть працювати в одному ритмі, то такі миші почнуть більше спілкуватися один з одним, почнуть частіше обнюхуватися і частіше чистити вовну один одному. Нейробіологи і раніше говорили про те, що синхронізація мозку у різних індивідуумів змушує більше взаємодіяти один з одним. Але зараз, за допомогою бездротового оптогенетичного пристрою, який ніяк не обмежує поведінку піддослідних тварин, тут вдалося показати прямий зв'язок.
Цей вдосконалений апарат не тільки дозволить дізнатися якісь нові речі про мозок. Його можна використовувати і в медицині. Наприклад, подаючи імпульс у суворо визначений нейронний ланцюг, можна вчасно зупинити напад епілепсії або панічну атаку, пом'якшити депресію і т. д. - людина зможе сама стежити за станом власного мозку, будучи вільною в переміщеннях.
За матеріалами ScienceNews