Новый имплантат способен дистанционно контролировать поведение

Это сверхминиатюрное беспроводное устройство, предназначенное для имплантации в мозг лабораторных грызунов, разработала группа ученых из американского Северо-Западного университета. Первые эксперименты оказались успешными.

Интересно Пользователи проверили, как спутниковый интернет Starlink реагирует на пиратский контент

Как это работает

Миниатюрный имплантат разработала команда нейробиологов под руководством Евгении Козоровитски совместно с электротехниками из группы профессора Джона Роджерса. Новое устройство не требует соединения с помощью провода и абсолютно не мешает мышам в движениях. Таким образом исследователи могут наблюдать за мышами в природных условиях.

Ранее во время применения методов оптогенетики нужно было подавать лазерное излучение на нужную группу клеток мозга. Для этого делают отверстие в черепе, куда подводят оптоволокно, и затем, включая или отключая лазер, следят за поведением животного, изучая проявления активности соответствующих нейронов. Однако тогда во время экспериментов все провода торчат из головы, не позволяя животным нормально взаимодействовать друг с другом.

Новый чип крепится на поверхность черепа и при толщине около 0,5 миллиметра практически незаметен в шерсти на голове зверька. При этом тончайшие нити оптоволокна с внутренней поверхности пластины идут под череп и могут активировать целевые нейроны. Даже энергию оно получает через беспроводную антенну.

Прежние технологии не позволяли наблюдать социальные взаимодействия между животными в сложных условиях, поскольку они были связаны. Оптоволокно легко ломалось или запутывало их. Так что для ответов на сложные вопросы о поведении животных требовалось применение инновационных беспроводных технологий– подчеркивает профессор Козоровитски.

Мембраны нейронов у подопытных животных были генетически модифицированы и содержали белки, которые срабатывают в ответ на облучение светом с определенной длиной волны. Такой метод активации нервных связей называется оптогенетикой и используется в исследованиях мозга.

Во время опытов ученые включали имплантат через беспроводной интерфейс, и он моментально запускал просоциальное, доброжелательное поведение мышей или же "отключал" его.

Чтобы продемонстрировать возможности новой технологии, Козоровитски и ее коллеги провели эксперименты с парами и группами лабораторных мышей. С помощью лазера ученые удаленно синхронизировали активность нейронов медиальной префронтальной коры – области мозга, которая играет важную роль в том числе в социальном поведении. Такие действия приводили к тому, что мыши стремились взаимодействовать друг с другом, а десинхронизация вызывала обратный эффект, заставляя расходиться в стороны.