Простим клацанням магнітного поля мишей, сконструйованих з «перемикачами», що активуються наночастинками в мозку, змушували їсти, спілкуватися і поводитися, як щасливі молоді матері в експерименті, покликаному протестувати інноваційний інструмент дослідження.
Хоча експерименти з «контролем свідомості» на тваринах далеко не нові, вони зазвичай покладалися на громіздкі електроди, які прив’язували суб’єкта до зовнішньої системи, що не лише вимагало інвазивної хірургії, але й встановлювало обмеження на те, наскільки вільно суб’єкт може пересуватися.
Дослідники з Інституту фундаментальних наук (IBS) в Кореї розробили метод цілеспрямованого впливу на шляхи в мозку за допомогою поєднання генетики, наночастинок і магнітних полів, що вважається проривом у неврології.
Вони називають цю технологію Nano-MIND, що є абревіатурою від Magnetogenetic Interface for NeuroDynamics (магнітогенетичний інтерфейс для нейродинаміки). І хоча контроль розуму – це грубий, але відносно точний спосіб описати її, система в її нинішньому вигляді покликана забезпечити дослідників засобами дистанційної активації нейронних ланцюгів для цілої низки дослідницьких застосувань.
«Це перша в світі технологія, що дозволяє вільно керувати певними ділянками мозку за допомогою магнітних полів, – говорить Джинву Чон, старший автор і директор Центру наномедицини IBS.
«Ми очікуємо, що вона буде широко використовуватися в дослідженнях для розуміння функцій мозку, складних штучних нейронних мереж, двосторонніх технологій BCI [інтерфейс мозок-комп’ютер] і нових методів лікування неврологічних розладів».
Магнітна стимуляція – це нова галузь досліджень у неврології, в якій імпульси електромагнетизму, що омивають мозок, широко масажують цілі регіони, тонко змінюючи їхню поведінку.
Щоб націлитися на конкретні ланцюги, дослідники взяли приклад з іншої галузі досліджень, яка називається оптогенетика, що займається генною інженерією механізмів у клітинах, які можна легко активувати за допомогою джерела світла.
У цьому випадку команда інтегрувала іонні канали в цільові популяції клітин мозку мишей.
Замість того, щоб доставляти світло через локалізоване волокно, як в оптогенетиці, іонні канали можна було вмикати магнітним способом за допомогою повороту крихітного актуатора. Все, що потрібно, – це навколишнє поле, достатньо сильне, щоб притягнути наночастинку.
Щоб перевірити роботу установки, дослідники розробили три різні тести. Перший стосувався рецепторів, що беруть участь у складній поведінці, пов’язаній з харчуванням та винагородою, у бічному гіпоталамусі – області, розташованій глибоко в самому ядрі мозку.
Спостереження за рухами тварин і споживанням їжі в магнітному полі і поза ним виявило значні відмінності, які показали, що можна буквально вмикати і вимикати бажання миші їсти за власним бажанням.
Під впливом магнітного поля група мишей з увімкненими збудливими нейронами з’їдала вдвічі менше їжі. Друга група з інженерними гальмівними нейронами з’їдала вдвічі більше, поки магнітне поле було активним.
Латеральний гіпоталамус також містить шляхи, що відповідають за комунікабельність. Помістивши відповідним чином сконструйовану мишу в камеру з мишею, яку вони ніколи раніше не зустрічали, поки магнітні поля були активними, ми побачили, що у мишей можна заохочувати «дружні» форми поведінки.
Інший тест був спрямований на ключові рецептори в так званій медіальній преоптичній ділянці, яка відповідає за батьківську турботу.
Самки мишей з Nano-MIND, що стимулювали медіальну преоптичну зону, поміщені в камеру, збагачену «натуралістичними» елементами, дуже по-різному реагували на крики мишенят, швидше наближаючись до них і довше присідаючи над засмученими дитинчатами, перебуваючи в магнітному трансі.
Такий точний контроль над конкретними ланцюгами був би знахідкою для дослідників, які прагнуть скласти карту неврологічних шляхів або протестувати нові методи лікування.
З часом подібні нанотехнології можуть навіть лікувати психічні розлади у людей або відігравати важливу роль у терапії виснажливих неврологічних станів, повертаючи людині повний контроль над власним розумом. Це дослідження було опубліковане в журналі Nature Nanotechnology.