За допомогою дистанційного магнітного поля можна вмикати і вимикати в мозку різні зони, але для цього, правда, сам мозок потрібно злегка модифікувати.
Коли ми бачимо, як хтось керує чужим мозком на відстані, змушує когось іншого бігти, стрибати, махати руками і т. д. проти його волі, це означає, що ми дивимося науково-фантастичний фільм, або якесь містичне фентезі. Хоча сучасна наука робить все можливе, щоб подібна фантастика втілилася в життя.
Дослідники з Університету штату Нью-Йорк в Баффало навчилися в прямому сенсі слова керувати мишкою - за допомогою методу магнітно-температурної стимуляції. Справа не обійшлася без генетичної інженерії: тваринам вбудували ген білка, який контролює потік іонів крізь клітинну мембрану і який одночасно реагує на температуру.
Такий іонний канал, опинившись у мембрані нервових клітин, стимулював їх активність при нагріванні: іонні ворота відкривалися, іони перегруповувалися, змінювалася різність потенціалів зовні і всередині мембрани, і клітина генерувала електрохімічний імпульс.
Нагрівачем працювали магнітні наночастинки, зроблені з ферриту кобальту і ферриту марганцю. Наночастинки вводили в певну область мозку, де були генетично модифіковані нейрони; частинки прилипали до поверхні клітин, і тепер залишалося тільки розігріти їх у змінному магнітному полі - через швидкі зміни намагниченості наночастинки виділяли тепло, активуючи термочутливі іонні канали.
Цей метод Арнд Пралле (Arnd Pralle) і його колеги розробляли близько десяти років - все починалося зі стимуляції клітинних колоній зростаючих в лабораторному посуді, їм на зміну прийшли круглі хробаки, і ось зараз справа дійшла до мишей.
У статті в eLife дослідники пишуть, що вони експериментували з руховими зонами мозку: так, діючи на моторну кору, мишей понуждали бігти, а при стимуляції смугастого тіла гризуни починали крутитися на місці. Стимуляція інших зон вкидала мишей в ступор, так що вони не могли поворухнути жодною лапою. За словами авторів роботи, нейрони, на які діяли наночастинками і полем, залишалися живі і здорові, незважаючи на багаторазову стимуляцію.
Плюс магнітно-температурної стимуляції в тому, що з її допомогою можна включати дуже невеликі нейронні групи, всього 100 мікрометрів поперечнику. (До речі, схожий метод ми описували два роки тому, коли дослідники з Массачусетського технологічного інституту опублікували статтю про стимуляцію мозку теплими наночастинками.)
Звичайно, дехто з читачів може згадати, що щось схоже дозволяє робити оптогенетика, коли ми спочатку за допомогою те ж генетичної інженерії постачаємо нейрон світлочутливим білком, а потім активуємо його світловим імпульсом. Але щоб послати в мозок світловий імпульс, потрібен спеціальний оптоволоконний кабель, який буде освітлювати потрібні нейрони в мозку. З магнітно-температурною стимуляцією ніяких кабелів не потрібно, зовнішнє магнітне поле діє без дротів, і з голови нічого не стирчить
. Варто додати, що зараз нейробіологи широко використовують метод транскраніальної магнітної стимуляції, коли потужне магнітне поле, спрямоване ззовні, підвищує або знижує активність якихось ділянок мозку
. Але в цьому випадку мова йде не про групи нейронів діаметрів 100 мкм, а про досить великі зони нервової тканини - хоча навіть такий широкий вплив дає вельми вражаючі результати: наприклад, кілька років тому фахівці з Північно-Західного університету за допомогою транскраніальної магнітної стимуляції зуміли ні багато, ні мало, як поліпшити пам'ять кільком людям.