Прекращение активности нейронов с помощью разноцветного света
Нейрологи из MIT разработали мощный новый класс средств для избирательного прекращения активности нейронов с помощью разноцветного света. Соответствующая статья появилась в январском номере Nature.
"Выключение разных наборов нейронов с помощью разных цветов видимого света поможет нам понять, как они работают, обеспечивая сообща функционирование мозга", объясняет Эд Бойден (Ed Boyden).
В 2005 году Бойден в сотрудничестве с другими исследователями разработал первое подобное "оптогенетическое" устройство, ныне широко применяющееся, в составе которого активируемый светом ионный канал ChR2, позволяющий свету избирательно активировать нейроны.
Два года спустя Бойден показал, что халорходопсин, ещё один светочувствительный протеин, может ингибировать нейронную активность, будучи освещённым. Исследователи решили найти более мощные средства такого типа, и нашли. Новые варианты разработаны на основе двух генов, найденных в различных живых организмах, таких как бактерии и грибки. Эти гены, получившие названия Arch и Mac, кодируют синтез протеинов, активируемых светом, которые участвуют в энергообменных процессах организмов. Если нейроны модифицировать таким образом, чтобы в них были представлены гены Arch и Mac, то это даёт возможность ингибировать их активность путём облучения светом определённой длины волны.
Учёные внедрили гены Mac и Arch в структуру вирусов, которые, в свою очередь, проникли в нейроны мыши, модифицировав их генетический код. Оптические волокна направляли излучение лазера на эти нейроны, а электроды измеряли электрическую активность.
Свет активирует протеины, которые снижают электрический потенциал нейронов и безопасно и эффективно предотвращают их возбуждение. Подобным образом свет может освещать весь мозг, избирательно влияя только на те нейроны, которые чувствительны к излучению определённых цветов. Нейроны, модифицированные геном Arch, "приглушаются" жёлтым светом, а нейроны, модифицированные геном Mac, приглушаются синим светом. Нейроны, модифицированные геном Arch, выключаются с гораздо большей точностью, и восстанавливаются гораздо быстрее, чем те, где использован халорходопсин, и позволяют применять различные цвета излучения.
Как водится, уже делают прогнозы о скором использовании таких технологий для изучения работы мозга на разных уровнях - от уровня нервных волокон, куда там что подсоединяется, грубо говоря, и до рассмотрения взаимосвязи между когнитивными функциями психики и функционированием различных областей коры. Ну и предвидят значительный прогресс в лечении всяких нейрологических и даже психических расстройств. Хотя я теперь всё время вспоминаю эту вот милую историю: http://ibsorath.livejournal.com/78519.html
Но вообще, в замечательное же время живём, друзья! Киберпанк стучится в двери!