Физиологи научились управлять мозгом с помощью звука
Физиологи впервые научились включать и выключать нервные клетки с помощью звуковых волн. Пока опыты проводились лишь на червях, но, возможно, они помогут лучше понять работу человеческого мозга.
Об этом говорится в статье американских специалистов из Института биологических исследований Солка, опубликованной в журнале Nature Communications.
При изучении работы нервной системы ученые нередко должны избирательно запускать отдельные нейроны. Как правило, для этого используются лазеры – ими облучают нервные клетки, в мембрану которых вставлены специальные белки, реагирующие на свет. Однако данная методика, известная как оптогенетика, неэффективна, если речь идет о нейронах, скрытых в толще нервной ткани.
Авторы статьи попытались решить данную проблему с помощью звуковых волн. Для этого они провели ряд экспериментов с круглыми червями Caenorhabditis elegans, которые часто используются в качестве модельных объектов в лабораторных исследованиях. Они обнаружили, что белки-каналы TRP-4 в мембране нейронов активируются в ответ на ультразвук – правда, чтобы он дошел до цели, червя необходимо окружить микропузырьками газа, которые работают в качестве резонаторов.
Снабдив выбранные нейроны дополнительными белками TRP-4, ученые произвольно включали их ультразвуком. В ответ черви плыли назад или загибались в дугу. Интересно, что TRP-4 можно вставить в любые клетки, чья работа зависит от периодических перепадов концентрации кальция – к таким клеткам относятся не только нейроны, но и мышечные волокна.
Впрочем, прежде чем управлять с помощью ультразвука клетками человека и других млекопитающих, их также необходимо будет окружить микропузырьками. С доставкой пузырьков в нужный участок справятся кровеносные сосуды. Предложенная методика, которую ученые назвали соногенетикой, пригодится не только при изучении мозга, но и при активации клеток, пораженных болезнью.