Електричні ритми мозку можна перетворити на світловий сигнал, який включить синтез потрібного білка в світлочутливій клітці.
Уявіть, що у вас почалася застуда: ви чхаєте, кашляєте, похвилинно вимірюєте температуру. І ось ви думаєте, що добре б підвищити активність імунітету, щоб він скоріше вигнав з вас інфекцію. І раптом у відповідь на такі роздуми у вас дійсно активується імунітет: підсилюється синтез інтерферону, імунні клітини починають активніше полювати за патогеном тощо. Звучить фантастично, але саме це вдалося зробити Мартіну Фуссенеггеру (Martin Fussenegger) і його колегам зі Швейцарської вищої технічної школи Цюріха (Швейцарія) - дослідники створили пристрій, що перетворює мозкові імпульси на генетичні регуляторні сигнали. Причому передача думок здійснювалася між людиною і мишею, тобто людина про щось думала, а фізіологічні зміни відбувалися у тварини.
Втім, якщо розібрати описаний в Nature Communications пристрій на складові частини, виявиться, що нічого надфантастичного в ньому немає - автори роботи в своїх експериментах просто скомбінували добре відомі і добре розроблені біотехнологічні знахідки. По-перше, це нейрокомп'ютерний інтерфейс (BCI, brain-computer interface), по-друге, оптогенетичні методи. За допомогою нейрокомп'ютерного інтерфейсу можна було перетворювати ЕЕГ-ритми мозку в якийсь сигнал спрямований зовні, призначений зовнішньому пристрою. Людині на лоб прикріплювали ЕЕГ-сенсор, а самого її просили виконати одне з трьох завдань: десять хвилин пограти в комп'ютерну гру; спробувати вольовим зусиллям включити світлодіод, імплантований у мишу; нарешті, він міг просто відпочити, помріяти про що завгодно або помедитувати.
У всіх трьох випадках мозок давав досить спеціальні сигнали, які за допомогою Bluetooth передавали на пристрій, вживлене миші. Тварина вільно бігала по поверхні, що генерує електромагнітне поле, і ось залежно від людського ментального стану від поверхні в імплантат-прийомник йшов якийсь імпульс. Сам імплантат являв собою комірку з клітинами, що синтезують якийсь білок, який міг виходити з імплантату і активувати синтез інтерферону. Клітини були оптогенетично модифіковані, тобто несли в собі фотобілок, що реагує на світловий імпульс певної довжини хвилі. Світловий імпульс включав фоторецептор, а він вже подавав сигнал до синтезу білка, що включає в миші синтез інтерферону.
Тобто ментальний сигнал в буквальному сенсі включав світло в імплантаті, забезпеченому спеціальним світлодіодом. Причому в одному з варіантів досвіду, як було сказано вище, людина могла сама стежити за станом імплантату і цілеспрямовано включати його нейропсихологічним зусиллям. Треба сказати, що нейрокомп'ютерні інтерфейси, що передають сигнали мозку на різні пристрої, активно використовуються в різних проектах (і найактивніше, зрозуміло, при розробці протезів, якими можна керувати силою думки). Однак послати сигнал від них на клітинно-молекулярний апарат, щоб активувати якісь гени і вплинути на фізіологію - досі подібних прецедентів не було. Легко уявити такий пристрій, який, наприклад, позбавляв би саму людину від хронічного болю у відповідь на початківці больові сигнали, або ж припиняв епілептичний напад при перших його ознаках. Правда, до цього належить виконати ще багато експериментів, щоб зробити технологію сумісною з організмом людини.