Управлять мозгом можно с помощью лазера

Используя точные лазеры, исследователи из Гарварда смогли повлиять на мозг и поведение животного - например, заставить его поворачиваться в нужную сторону, а также подать ему ложную сенсорную информацию о том, что рядом находится еда.

Как описывается в статье, опубликованной в журнале Nature, группа исследователей - Шарад Раманатан, доцент кафедры молекулярной и клеточной биологии и прикладной физики, доктор Аскин Коцабас, научный сотрудник Цзин-Хан Шен и Дзенгсаи Го из медицинского института Говарда Хьюза, - сумели взять под контроль поведение представителя Caenorhabditis elegans - крошечного, прозрачного червя - манипулируя нейронами его мозга. Добившись контроля над сложным поведением относительно простых животных, ученые смогут понять, как функционирует нервная система в целом.

"Если мы сможем понять простую нервную систему вплоть до того, чтобы полностью управлять ею, то можем получить и представление о более сложных системах", - сказал Раманатан.

Добившись контроля над сложным поведением относительно простых животных, ученые смогут понять, как функционирует нервная система в целом

Чрезвычайно важная теоретическая работа была сосредоточена вокруг изучения разрушающихся нейронов и мутаций, влияющих на функциональность и общую картографию нервной системы. Большинство этих подходов обнаруживают нейроны, отвечающие за конкретное поведение. Однако у Раманатана и его группы иной подход - они хотят сфокусироваться на ключевых нейронах, достаточных для того, чтобы контролировать животное и заставить его выполнять требуемые действия.

Исследователи выбрали червей, нейроны которых зависят от дневного света. Используя генетические инструменты, они добились того, чтобы нейроны стали чувствительны к свету и активировались лазерным импульсом. Одной из первоочередных технических задач, вставших перед учеными, было точное и мгновенное наведение импульса. Цель состояла в том, чтобы активировать только один нейрон, несмотря на то, что животное двигалось, а все нейроны плотно сконцентрированы в его голове.

Приходилось получать изображение животного, программно обрабатывать его, прицеливаться и испускать лазерный пучок света - и все это в течение 20 миллисекунд. В итоге получилась система, способная управлять не только поведением червей, но и их чувствами. В частности, удалось обмануть мозг червя, заставив его считать, что еда находится рядом.

Далее ученые планируют продолжить исследование Caenorhabditis elegans, совершенствовать технологические методы, камеры и компьютерное оборудование, чтобы затем переключиться на более сложные системы - в частности, рыбок данио.