В КНР ученые разработали новый способ управления клетками мозга

Оптогенетика произвела революцию в нейробиологии, предоставив исследователям точный способ возбуждения или подавления мозговых цепей и пролив свет на то, какую роль они играют в мозге.

По данным журнала Nature Biomedical Engineering, ключевым недостатком этой работы является то, что она обычно нацелена только на клетки, генетически модифицированные для реагирования на свет. Теперь ученые в КНР разработали новый способ управления клетками мозга с помощью света без вышеупомянутого ограничения, потенциально расширяя область применения этого подхода.

Оптогенетика обладает рядом преимуществ по сравнению с предыдущими методами управления нейронами. Электрические методы часто оказываются громоздкими и инвазивными, вызывая воспаление, в то время как лекарства часто действуют медленно и неточно, вызывая нежелательные побочные эффекты. Однако тот факт, что оптогенетика работает только с генетически модифицированными клетками, в значительной степени ограничило ее лабораторными исследованиями.

В новом исследовании ученые экспериментировали с тонкопленочными монокристаллическими кремниевыми диодами. При освещении лазерами гибкие фотоэлектрические устройства могут генерировать как положительные, так и отрицательные электрические поля, в зависимости от полярности света.

В тестах на выращенных в лаборатории нейронах кремниевые диоды могли возбуждать или подавлять нейронную активность в зависимости от их положительного или отрицательного напряжения. В экспериментах на мышах устройства также могли стимулировать или подавлять нейронную активность в задней лапе и в той части мозга, которая отвечает за осязание.

Исследователи предполагают, что эти кремниевые пленки могут быть использованы для беспроводной стимуляции нейронов без батареи с помощью ближнего инфракрасного света, который может проникать в ткани. Потенциальные области применения включают манипулирование периферическими нервами для контроля движений конечностей, спинным мозгом для облегчения боли, а также блуждающим нервом для лечения эпилепсии и сетчаткой для зрительного протезирования.

Кроме того, эти устройства являются рассасывающимся, так как они естественным образом растворяются в организме. Поэтому операция на головном мозге не требуется для их извлечения после того, как они достигли определенной терапевтической цели.

Ученые отмечают, что они еще не видели, как их устройства могут помочь в моделировании заболеваний.