Світло в кінці нейрона: як вчені навчилися «хакати» зв’язки в мозку приматів
Нейробіологія тривалий час нагадувала спроби полагодити швейцарський годинник за допомогою кувалди. Ви могли або стимулювати величезну ділянку мозку, сподіваючись на потрібний ефект, або не чіпати нічого взагалі. Проте дослідники з Інституту невронаук Дель Монте при Університеті Рочестера вирішили, що час переходити на «ювелірні» інструменти. Вони представили метод, який дозволяє вибірково керувати комунікацією між конкретними областями кори головного мозку у приматів.
Об’єктом дослідження стали ігрунки — маленькі мавпи, які в сучасній науці вважаються золотим стандартом для вивчення складних когнітивних процесів. На відміну від гризунів, їхній мозок набагато ближчий до людського, що робить результати експериментів не просто цікавими цифрами у звітах, а реальним підґрунтям для медицини майбутнього.
Оптогенетика на стероїдах
В основі нової технології лежить вдосконалена оптогенетика. Якщо коротко: це метод, де клітини модифікують генетично так, щоб вони реагували на світло. Раніше вчені могли активувати або пригнічувати цілі групи нейронів у певній зоні. Новий підхід дозволяє діяти значно тонше — «вмикати» або «вимикати» тільки ті нейрони, що з’єднують конкретні зони кори. Це як мати можливість заблокувати дзвінки лише від одного настирливого абонента, не вимикаючи весь телефон.
Експерименти показали, що за допомогою лазерного випромінювання можна ізолювати та досліджувати окремі довгі нейронні шляхи. При цьому сусідні клітини, які не беруть участі в конкретному «діалозі» між відділами мозку, залишаються абсолютно спокійними. Такий рівень селективності раніше вважався майже фантастикою в роботі з приматами.
Навіщо нам цей пульт керування?
Керівник проєкту Куан Хонг Ван (Kuan Hong Wang) пояснює, що тепер наука може в реальному часі спостерігати, як мозок приймає рішення або обробляє соціальну інформацію на рівні окремих «дротів» зв’язку.
Тепер ми зможемо точно контролювати, як окремі області мозку обмінюються інформацією. Це дає можливість вивчати роботу складних нейронних мереж, що лежать в основі сприйняття та соціальної поведінки.
Це не просто чергова перемога в лабораторії. Розуміння того, як саме ламаються ці «лінії електропередач», є ключем до лікування неврологічних та психічних розладів. Шизофренія, аутизм та депресія часто пов’язані саме з порушенням комунікації між відділами мозку, а не з пошкодженням самої кори. У перспективі розробка Університету Рочестера може стати фундаментом для створення адресних методів терапії, де замість важких препаратів використовуватимуть точковий вплив на нейронні ланцюги.
Поки вчені розбираються з внутрішнім космосом нашої голови, ми можемо поглянути на справжній всесвіт. Наприклад, нещодавно NASA опублікувало історичне фото Землі, зроблене з борту Orion. Це чудове нагадування про те, що дослідження мікросвіту всередині черепа та макросвіту за межами планети йдуть пліч-о-пліч.