» » Мыши на дистанционном управлении

Мыши на дистанционном управлении

Синхронизация мозга делает мышей более социальными.

Чтобы узнать функцию нейрона, нейронной цепочки или целого мозгового центра, можно принудительно активировать нейрон (или группу нейронов) и посмотреть, как изменится поведение животного. Или наоборот – можно принудительно подавить активность нервных клеток: когда нейроны молчат, когда какая-то нервная цепь неактивна, это тоже сказывается на том, как животное себя ведёт. Чтобы включать и выключать нейроны, у нейробиологов есть мощный инструмент – оптогенетические методы.

Мыши на дистанционном управлении
Мышь с вживлённым в мозг оптоволокном для включения и выключения нейронов с фоточувствительным белком. (фото: Университет штата Пенсильвания) Открыть в полном размере ‹ ›

Вкратце суть оптогенетики такова: в геном мыши (или крысы) вносят определённые изменения, так, чтобы некоторые нервные клетки можно было активировать или усыпить световой вспышкой. (Для этого нейроны получают ген флуоресцентного белка, который способен ловить световые волны; сам флуоресцентный белок связан с молекулярным аппаратом клетки, который генерирует электрохимический импульс на мембране нейрона.) Затем в мозг такой мыши поблизости с модифицированными нейронами внедряют тончайшие светодиоды. Мышь остаётся живой и более-менее нормально себя чувствует, разве что на голове у неё находится особая конструкция, удерживающая оптоволокно, которой идёт вглубь мозга. Теперь остаётся только включать и выключать свет и наблюдать, как мышь будет себя вести – захочется ли ей пить, улучшится ли у неё память и т. д.

Проблема тут в том, что оптоволокно тянется к специальному аппарату, который управляет световыми вспышками и заодно регистрирует работу нейронов. Мышь остаётся на привязи, и это во многих отношениях ограничивает её поведение. Например, трудно изучать какие-то социальные навыки, когда животные активно не взаимодействуют друг с другом. Было бы намного лучше, если бы светодиодный аппарат можно было контролировать дистанционно, без проводов.

Именно такой беспроводной оптогенетический аппарат описывают в Nature Neuroscience сотрудники Северо-Западного университета. Их устройство управляется высокочастотными радиоволнами, которые генерируют световые вспышки нужного количества, продолжительности и интенсивности. Более того, новый аппарат позволяет генерировать вспышки четырёх разных длин волн – зелёного, синего, жёлтого и красного цвета. То есть одновременно у одной мыши или крысы можно управлять сразу четырьмя нейронными цепями, если только сделать так, чтобы нейроны этих цепей реагировали на четыре цвета. Наконец, новый аппарат обходится без батареек – его питают те же радиоволны, которые управляют световыми импульсами.

Эксперимент ставили сразу с двумя–тремя мышами, у которых светодиоды шли к определённым нейронам префронтальной коры. От префронтальной коры зависят самые сложные когнитивные функции, и влияние её на поведение более чем велико. Оказалось, что если у разных мышей синхронизировать работу нейронов в префронтальной коре, если нейроны будут работать в одном ритме, то такие мыши начнут больше общаться друг с другом, начнут чаще обнюхиваться и чаще чистить шерсть друг другу. Нейробиологи и раньше говорили о том, что синхронизация мозга у разных индивидуумов заставляет больше взаимодействовать друг с другом. Но сейчас, с помощью беспроводного оптогенетического устройства, которое никак не ограничивает поведение подопытных животных, здесь удалось показать прямую связь.

Этот усовершенствованный аппарат не только позволит узнать какие-то новые вещи о мозге. Его можно использовать и в медицине. Например, подавая импульс в строго определённую нейронную цепь, можно вовремя остановить приступ эпилепсии или паническую атаку, смягчить депрессию и т. д. – человек сможет сам следить за состоянием собственного мозга, будучи свободен в перемещениях.

По материалам ScienceNews

16 май 2021 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Мыши мыслят категориями

Для абстрактных размышлений мышиный мозг формирует у себя специальные группы категориальных нейронов.

В мозге нашли новые «клетки сна»

Служебные клетки мозга помогают ему спать глубже и дольше.

«Центр страха» переключает мозг в социальный режим

В миндалевидном теле мозга есть разные группы нейронов – для работы в одиночку и для работы с оглядкой на других.

Электроизолирующие клетки помогают мозгу слышать

Благодаря клеткам «технической поддержки» нейроны могут чувствовать паузы в долгих звуках.

Стремление к новому уменьшается с возрастом

Со временем в мозге постепенно отключаются нейронные цепи, которые оценивают, насколько наши поступки будут для нас выгодны.

Разноцветные нейроны

На фото — нейроны коры головного мозга мыши, окрашенные методом Brainbow (от английского «brain» — «мозг» и «rainbow» — «радуга»), а не фрагмент картины Густава Климта и не полотно
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Удивительные животные из воздушных шаров японского художника Масаеси МацумотоУченый Роберт Ланца объяснил, почему смерти не существуетИстория эволюции электромобилейКак Репин Айвазовскому Пушкина нарисовать помогНевероятно реалистичная скульптура «Путешественник»Это самые быстрые серийные мотоциклы в миреНа севере Аравийского полуострова найдены пять сменяющих друг друга палеолитических культурСейсмологические данные миссии InSight позволили уточнить размеры геологических оболочек Марса