Новий імплантат здатен дистанційно контролювати поведінку

11 травня 2021, 16:17

Джерело:

Nature Neuroscience

Імплантований мишам пристрій дозволив дистанційно керувати їх соціальними взаємодіями. Зокрема дослідники змогли "вмикати" і "вимикати" приязність тварин до інших.

Цей надмініатюрний бездротовий пристрій, призначений для імплантації в мозок лабораторних гризунів, розробила група вчених з американського Північно-Західного університету. Перші експерименти виявилися успішними.

Цікаво Користувачі перевірили, як супутниковий інтернет Starlink реагує на піратський контент

Як це працює

Мініатюрний імплантат розробила команда нейробіологів під керівництвом Євгенії Козоровітскі спільно з електротехніками з групи професора Джона Роджерса. Новий пристрій не потребує з'єднання за допомогою дроту й абсолютно не заважає мишам у рухах. Таким чином дослідники можуть спостерігати за мишами у природних умовах.

Раніше із застосування методів оптогенетики потрібно було подавати лазерне випромінювання на потрібну групу клітин мозку. Для цього в черепі роблять отвір, куди підводять оптоволокно, і потім, включаючи або відключаючи лазер, стежать за поведінкою тварини, вивчаючи прояви активності відповідних нейронів. Однак тоді під час експериментів усі дроти стирчать з голови, не дозволяючи тваринам нормально взаємодіяти один з одним.

Новий чип кріпиться на поверхню черепа і при товщині близько 0,5 міліметра практично непомітний в шерсті на голові гризуна. При цьому найтонші нитки оптоволокна з внутрішньої поверхні пластини йдуть під череп і можуть активувати цільові нейрони. Навіть енергію воно отримує через бездротову антену.

Колишні технології не дозволяли спостерігати соціальні взаємодії між тваринами в складних умовах, оскільки вони були зв'язані. Оптоволокно легко ламалося або заплутувало їх. Так що для відповідей на складні питання про поведінку тварин було потрібно застосування інноваційних бездротових технологій,
– підкреслює професорка Козоровітскі.

Мембрани нейронів у піддослідних тварин були генетично модифіковані й містили білки, що спрацьовують у відповідь на опромінення світлом з певною довжиною хвилі. Такий метод активації нервових зв'язків називається оптогенетикою і використовується в дослідженнях мозку.

Під час дослідів вчені включали імплантат через бездротовий інтерфейс, і він моментально запускав просоціальну, доброзичливу поведінку мишей або ж "відключав" її.

Щоб продемонструвати можливості нової технології, Козоровітскі та її колеги провели експерименти з парами та групами лабораторних мишей. За допомогою лазера вчені віддалено синхронізували активність нейронів медіальної префронтальної кори – області мозку, яка відіграє важливу роль у тому числі в соціальній поведінці. Такі дії призводили до того, що миші прагнули взаємодіяти один з одним, а десинхронізація викликала зворотний ефект, змушуючи розходитися в сторони.