Специалисты из США и Сингапура разработали первый неинвазивный метод дистанционного контроля определенных нейронных цепей в мозге при помощи ИК-излучения. Инструмент в потенциале способен разрешить одну из основных проблем нейробиологии — гибко тестировать функции отдельных клеток мозга и глубоко расположенных цепей в процессе изучения нормального поведения животного.

Представьте себе, что мозг — это огромная панель управления, состоящая из тысяч кнопок, регуляторов, переключателей и рычагов, контролирующих каждый аспект мыслей, эмоций и поведения. Более ста лет нейробиологи методично щелкали этими переключателями, пытаясь понять, как работает этот механизм, однако он с трудом поддавался обратному проектированию.

Ученые из Стэнфордского университета и Наньянского технологического университета совершили прорыв в создании биосовместимых инструментов и материалов, помогающих разобраться в работе мозга, пишет EurekAlert.

Их исследование основывается на достижениях оптогенетики, методики, позволяющей изучать нервные клетки при помощи света. Однако для того, чтобы свет мог проникнуть в мозг, требовалось хирургическое вмешательство и вживление инвазивных имплантов. Решением могло быть использование инфракрасного спектра, проникающего в ткани мозга глубже, но современные инструменты оптогенетики не реагируют на инфракрасный свет.

Поэтому международная команда ученых решила воспользоваться свойствами молекулы, которая научилась реагировать на ИК-излучение в форме тепла. Искусственно снарядив определенные нейроны в мозге мышей теплочувствительными молекулами TRPV1, они обнаружили, что можно стимулировать клетки мозга, освещая их инфракрасным светом через кости и кожу черепа с расстояния в один метр.

Второй ингредиент рецепта — отредактированная молекула-преобразователь, которая абсорбирует и усиливает свет, проходящий сквозь ткани мозга. Эти наночастицы, названные MINDS, действуют наподобие меланина в коже, поглощая вредные ультрафиолетовые лучи, и созданы из биоразлагаемых полимеров.

Ученые намерены продолжить совершенствовать свою технику, чтобы упростить ее применение.

«Мы бы хотели в будущем соединить двухэтапный метод в единую молекулярную машину — к примеру, закодировав какой-нибудь поглощающий ИК-свет пигмент в сами нейроны, экспрессирующие TRP», — сказал глава исследовательской группы Хун Госун.