Наночастинки, розігріті магнітним полем, можуть замінити звичайні мозкові імплантати з електродами і зовнішніми джерелами живлення.
Багато хто чув про методи транскраніальної стимуляції мозку, коли на ту чи іншу зону кори півкуль без будь-якого хірургічного втручання впливають магнітним полем або слабким електричним струмом. У минулому році в Science була опублікована стаття, де говорилося, що за допомогою зовнішнього магнітного поля можна поліпшити пам'ять, а в 2013 році дослідники з Університету Бен-Гуріона зуміли з його допомогою позбавити декількох курців від їх шкідливої звички - принаймні, на півроку.
Але суто транскраніальні методи не відрізняються високою специфічністю. З іншого боку, існують інвазивні способи, коли ми імплантуємо в мозок електроди, які вибірково діють на певні групи клітин. За допомогою таких електродів можна, наприклад, придушити м'язовий тремор у хворих на синдром Паркінсона, проте незручності такого методу очевидні: хірургічне втручання плюс необхідність зовнішнього джерела живлення.
Поліна Анікєєва з Массачусетського технологічного інституту і співробітники її лабораторії розробили дотепний метод, який дозволяє обійтися без постійного мозкового імплантату і при цьому забезпечує специфічність стимуляції. Суть його в тому, що в мозок вводяться наночастинки з оксиду заліза, які не несуть ніяких ліків, проте можуть нагріватися в магнітному полі. Нагрівшись, вони стимулюють рецептори капсаїцину на клітинних мембранах. Капсаїцин - алкалоїд, що забезпечує пекучий смак стручковому перцю, рецепторні білки до нього (TRPV1) є у різних клітин, в тому числі і у деяких нейронів головного мозку. Однак у разі відсутності рецепторів можна генноінженерними способами змусити клітку їх синтезувати - що і було зроблено в даному випадку.
Білки, чутливі до капсаїцину, реагують на нагріті наночастинки і відкривають іонний канал у мембрані, в результаті клітина збуджується і генерує імпульс. Зазвичай такі гарячі наночастинки розглядають як протипухлинний засіб, що дозволяє вбивати ракові клітини, проте цього разу дослідники були зацікавлені саме в тому, щоб просто збуджувати клітини, не вбиваючи їх. Відрегулювавши силу магнітного поля, можна домогтися потрібної температури частинок і потрібного ефекту. Самі вони, будучи хімічно повністю інертними по відношенню до живої тканини, можуть досить довго залишатися там, куди їх ввели. Як пишуть автори роботи у своїй статті в Science, їх метод дозволив протягом місяця стимулювати у мишей область середнього мозку, звану вентральну областю покришки (яка, до речі, залучена в систему підкріплення і бере участь у формуванні наркотичної залежності).
У майбутньому наночастинки з магнітним полем можна використовувати як бездротовий і «довгограючий» стимулятор нейронів, який дозволяв би вирішувати різні дослідницькі і медичні завдання. Зрозуміло, до практичного застосування тут ще далеко, однак у нас є принциповий доказ того, що такий метод можливий і працює - а це вже чимало.