Исследователи из Швейцарии сообщили о том, что они научились включать гены с помощью силы мысли. Мозговые волны человека активировали крошечный светодиод, который был имплантирован в тела лабораторных мышей (размер имплантата составил порядка 2 см). Это привело к активации генов, которые были предварительно запрограммированы реагировать на свет.
В ходе работы использовался инфракрасный свет, так как он не представляет опасности для живых клеток и вместе с этим может проникать достаточно глубоко в ткани. Последнее позволяет визуально проследить за функционированием имплантата.
"Наша работа — это огромный шаг вперёд, — делится ведущий автор исследования биоинженер Мартин Фассенеггер (Martin Fussenegger) из Швейцарской высшей технической школы Цюриха. — Вам наверняка хотелось бы узнать, зачем нужно думать, чтобы активировать гены? Ведь можно просто нажать нужную кнопку [в случае, когда светодиод имплантирован в тело – прим.ред.] и пробудить светодиод. Однако в мире множество пациентов, которые не имеют возможности общаться с внешним миром. Всё, что у них остаётся, — это умственная деятельность и мозговые волны".
Причём никаких фантастических вещей в данной концепции нет — это весьма очевидная взаимосвязь различных технологий.
Исследователи разместили электроэнцефалографические устройства на лбах добровольцев, чтобы записать их мозговые волны. Участников попросили сымитировать различные психические состояния (в том числе концентрацию и расслабление). Волонтёры осваивали медитативные техники и играли в компьютерные игры, требующие внимания.
Записанные мозговые волны анализировались и передавались по Bluetooth к контроллеру, который в свою очередь управлял генератором электромагнитного поля. Полученные электрические сигналы затем были использованы для включения инфракрасного светодиода, имплантировано в тела мышей, находящихся в клетке на генераторе.
Светодиод активировал ген, а тот начинал вырабатывать белок, называемый секретируемой щёлочной фосфатазой, который затем был обнаружен в кровотоке животного.
"Со всеми тремя различными психическими состояниями была связана какая-то конкретная деятельность мозга, и она транслировалась через светодиод, — объясняет Фассенеггер. — В ответ на это гены производили белки, которые затем и циркулировали по организму грызуна".
В ходе этого исследования использовался достаточно простой компьютерный интерфейс, обрабатывающий сигналы мозга.
На самом деле прогресс в этой области уже шагнул достаточно далеко. С помощью силы мысли парализованные люди могут управлять роботами-манипуляторами, существуют также подвластные мозговым волнам протезы, симуляторы самолётов и квадрокоптеры.
Способ управления генами и клетками с помощью света изучает наука оптогенетика. Гены и клетки в этих исследованиях "запрограммированы" (изменены) таким образом, чтобы реагировать на свет.
Различные предыдущие исследования уже доказали работоспособность этого метода (к примеру, свет помог подчинить грызунов воле человека). Однако пока все эксперименты осуществлялись лишь с участием клеточных культур и лабораторных мышей, так что науке на настоящий момент не совсем понятны все перспективы оптогенетики. Не ясно, насколько полезна будет она при практическом применении в случае человека. К тому же учёным необходимо постоянно совершенствовать технологии декодирования мозговых волн для наиболее точного распознавания сигналов.
Авторы исследования считают, что их технология может в один прекрасный день помочь контролировать боль, судороги и эпилептические припадки, а возможно, даже лечить некоторые патологии мозга и неврологические заболевания.
В теории возможно и немедицинское применение концепции. Например, люди смогут заставлять свой организм вырабатывать определённые гормоны и другие химические вещества, положительным образом влияющие на настроение или позволяющие успокоиться в стрессовой ситуации.
Правда, данная исследовательская работа — лишь доказательство концепции, а до её практической реализации предстоит ещё много работы. Например, для начала нужно будет доказать, что модифицированные клетки не повредят мозгу и найти способ контролировать количество производимого светочувствительными клетками белка.
Научная статья группы Фассенеггера была опубликована в издании Nature Communications.
