Ученые научились управлять поведением животных при помощи света и беспроводных радиотехнологий

Мышь, которую можно увидеть на приведенном ниже видеоролике, совершенно не собиралась начинать бегать по кругу. Животное двигалось совершенно обычным "мышиным" образом до тех пор, пока в ее мозге не "щелкнул" специальный оптический "выключатель", после чего бег по кругу стал для нее единственной целью в жизни. Этим чудо-выключателем был симбиоз имплантированного хирургическим путем электронно-оптического устройства и нейронов нервных тканей, которые обрели функции чувствительности к свету путем их модификаций на генном уровне.

Вышеупомянутое электронно-оптическое устройство управляется и снабжается энергией при помощи беспроводных технологий, работающих в радиочастотном диапазоне, а разработчиком устройства является группа ученых из Стэнфордского университета, возглавляемая профессором Адой Пун (Ada Poon).


Отметим, что данный эксперимент является далеко не первой попыткой реализации учеными технологий так называемой оптогенетики, которые позволяют реализовать возбуждение светом нейронов, подвергнутых процедуре генной модификации. Но все, что нам доводилось видеть ранее, было реализовано при помощи достаточно габаритных электронных устройств и аккумуляторных батарей, которые животные были вынуждены таскать на своей спине, или оптических кабелей самым жутким образом торчащих из головы животных, которые весьма сильно ограничивали их подвижность.

Как уже упоминалось выше, в голову каждого из подопытных животных было имплантировано крошечное устройство. Помимо светодиода, в состав этого устройства входит колебательный контур, настроенный на определенную частоту. Генератор радиочастотных колебаний, установленный ниже экспериментальной "клетки", может быть настроен для генерации одной или нескольких частот одновременно, что позволило реализовать управление поведением одного отдельно взятого животного или группы животных одновременно.


Ключевым моментом использованной учеными технологии оптогенетики стал генетический материал, выделенный из одного из видов простейших морских водорослей, которые способны передвигаться в направлении на источник света. Эти водоросли имеют на поверхности своей клеточной мембраны молекулы специального светочувствительного белка. Когда свет падает на эти молекулы, в клеточной мембране открывается ионный канал, что приводит к изменениям электрического потенциала внутри клетки. И это, в свою очередь, заставляет простейший организм водоросли начать шевелить своими двумя жгутиками и двигаться в сторону света. Начиная с 2005 года, нескольким исследовательским группам удалось выделить светочувствительный белок, определить участки генетического кода, отвечающего за синтез этого белка, внедрить этот код в ДНК нейронов и дать, таким образом, начало новой области науки - оптогенетике.