Вчені навчилися управляти поведінкою миші

Поведінкою миші можна управляти завдяки симбіозу імплантованого хірургічним шляхом електронно-оптичного пристрою і нейронів нервових тканин, які здобули функції чутливості до світла шляхом їх модифікацій на генному рівні.

Миша, яку можна побачити на наведеному нижче відеоролику, абсолютно не збиралася починати бігати по колу. Тварина рухалося зовсім звичайним “мишачим” чином до тих пір, поки в її мозку не «клацнув” спеціальний оптичний “вимикач”, після чого біг по колу став для неї єдиною метою в житті.

Вищезазначене електронно-оптичний пристрій управляється і забезпечується енергією за допомогою бездротових технологій, які працюють в радіочастотному діапазоні, а розробником пристрою є група вчених зі Стенфордського університету, очолювана професором Адою Пун (Ada Poon).

Відзначимо, що даний експеримент є далеко не першою спробою реалізації вченими технологій так званої оптогенетики, які дозволяють реалізувати збудження світлом нейронів, підданих процедурі генної модифікації. Але все, що нам доводилося бачити раніше, було реалізовано за допомогою досить габаритних електронних пристроїв і акумуляторних батарей, які тварини були змушені тягати на своїй спині, або оптичних кабелів найстрашнішим чином стирчать з голови тварин, які дуже сильно обмежували їх рухливість.

Як уже згадувалося вище, в голову кожного з піддослідних тварин було імплантовано крихітне пристрій. Крім світлодіода, до складу цього пристрою входить коливальний контур, налаштований на певну частоту. Генератор радіочастотних коливань, встановлений нижче експериментальної “клітини”, може бути налаштований для генерації однієї або декількох частот одночасно, що дозволило реалізувати управління поведінкою одного окремо взятої тварини або групи тварин одночасно.

Ключовим моментом використаної вченими технології оптогенетики став генетичний матеріал, виділений з одного з видів найпростіших морських водоростей, які здатні пересуватися в напрямку на джерело світла. Ці водорості мають на поверхні своєї клітинної мембрани молекули спеціального світлочутливого білка. Коли світло падає на ці молекули, в клітинній мембрані відкривається іонний канал, що призводить до змін електричного потенціалу всередині клітини. І це, в свою чергу, змушує найпростіший організм водорості почати ворушити своїми двома джгутиками і рухатися в бік світла. Починаючи з 2005 року, кільком дослідним групам вдалося виділити світлочутливий білок, визначити ділянки генетичного коду, що відповідає за синтез цього білка, впровадити цей код в ДНК нейронів і дати, таким чином, початок нової галузі науки – оптогенетики.