Беспроводной имплантат контролирует поведение лабораторных животных

Имплантированное мышам устройство позволило удаленно управлять их социальными взаимодействиями, «включая» или «выключая» дружелюбие.

Группа ученых из американского Северо-Западного университета разработала сверхминиатюрное беспроводное устройство для имплантации в мозг лабораторных грызунов и провела успешные эксперименты с ним.

При этом мембраны нейронов у подопытных животных были генетически модифицированы и содержали белки, срабатывающие в ответ на облучение светом определенной длины волны. Такой метод активации нервных связей называется оптогенетикой и используется в исследованиях мозга.

Новое устройство совсем невелико, не требует проводного соединения и совершенно не мешает мышам в движениях и обычной жизни, позволяя наблюдать их в естественных условиях. Во время опытов ученые включали имплантат через беспроводной интерфейс, и он моментально запускал просоциальное, дружелюбное поведение мышей или же «отключал» его.

Команда нейробиологов под руководством Евгении Козоровитски совместно с электротехниками из группы профессора Джона Роджерса (John Rogers) разработала миниатюрный оптогенетический имплантат без проводов. Он крепится на поверхность черепа и при толщине около 0,5 миллиметра практически незаметен в шерсти на голове грызуна.

При этом тончайшие нити оптоволокна с внутренней поверхности пластины уходят под череп и могут активировать целевые нейроны. Даже энергию оно получает через беспроводную антенну, от «зарядного устройства», расположенного непосредственно у клетки, где содержатся животные.

Чтобы продемонстрировать возможности новой технологии, Козоровитски и ее коллеги провели эксперименты с парами и группами лабораторных ГМ-мышей. С помощью лазера ученые удаленно синхронизировали активность нейронов медиальной префронтальной коры (МПК). Эта область головного мозга играет важную роль в реализации высших функций, в том числе в социальном поведении.

И действительно, искусственная синхронизация активности МПК у животных приводила к тому, что они стремились взаимодействовать друг с другом, а десинхронизация вызывала обратный эффект, заставляя расходиться в стороны.