Ученые научились управлять поведением и эмоциями с помощью света

Человеческий мозг — одна из важнейших загадок этого мира, к решению которой ученые подбираются с каждым годом все ближе и ближе. Если познать все тонкости его процессов, мы сможем добиться прорывных высот. В последние годы оптогенетика стала важным инструментом для изучения функций мозга. Совсем недавно на базе этой методики ученые разработали систему нового поколения Opto-vTrap, которая способна контролировать активность и поведение мозга с минимальным вмешательством.

Внутри каждого человека существуют нейронные цепи, так называемые популяции из нейронов, которые связаны между собой для выполнения определенных функций мозга. И чтобы понять, как и что именно работает, нейробиологам необходимо управлять передачей и приемом сигналов в подобных цепях.

Однако все это время ученым было трудно свободно контролировать активность клеток головного мозга, используя ранее существовавшие методы. Возникали проблемы, связанные со сбоями в работе нейронов. Чтобы решить эту проблему, южнокорейские исследователи во главе с директором Джастином Ли из Центра познания и социальности Института фундаментальных наук (IBS) и профессором Хо Вондо из Корейского передового института науки и технологий (KAIST) разработали Opto-vTrap.

Opto-vTrap — это ингибиторная система, которую можно использовать в различных типах клеток мозга. Она была разработана с применением технологии LARIAT. Данная технология способна уменьшать активность различных типов белков при освещении синим светом. Когда клетки или ткани освещаются, везикулы, эдакие мешочки с питательными веществами, застревают внутри клеток. Они подавляют освобождение медиаторов, еще одних биологически активных веществ, которые передают импульсы от нейронов к другим частям тела.

Другими словами, Opto-vTrap напрямую контролирует высвобождение передатчиков сигналов, позволяя исследователям свободно контролировать активность мозга.

Торможение белков носит временный характер. Это очень важно для исследований в области нейробиологии. Другие предыдущие методы навсегда повреждали белки и отключали целевой нейрон на срок до 24 часов. В свою очередь это не подходило для многих поведенческих экспериментов с короткими временными ограничениями. Однако с помощью инструмента-разделителя Opto-vTrap везикулы замедляются примерно за 15 минут, а нейроны полностью восстанавливают свои функции в течение часа.

Исследовательская группа проверила возможность использования Opto-vTrap на живых мышах, что позволило временно удалить у них воспоминания о страхе хищников.

В дальнейшей перспективе Opto-vTrap будет использоваться для выявления сложных взаимодействий между несколькими частями мозга. Этот полезный инструмент будут использовать, чтобы изучить, как определенные типы клеток влияют на работу мозга в различных обстоятельствах.