Исследователи Университета Райса в Хьюстоне (США) продемонстрировали метод дистанционного управления поведением плодовых мушек — дрозофил — за счет точечного воздействия на их мозг. По данным исследования, опубликованного в журнале Nature Materials, при отправке команд определенным нейронам насекомые выполняли требуемое движение в течение примерно одной секунды. Работа позиционируется как значимый шаг в области нейротехнологий и, по словам авторов, приближает создание беспроводных интерфейсов «мозг — компьютер».

Как работает «магнитный пульт» для мозга

В ходе эксперимента ученые внедрили в мозг мух наночастицы оксида железа, которые нагреваются под воздействием магнитного поля. Параллельно насекомые были генетически модифицированы так, чтобы в их нейронах присутствовал ионный канал, чувствительный к скорости изменения температуры. Когда мухи двигались и ползали внутри камеры, магнитное поле изменялось, внедренные наночастицы нагревались и тем самым активировали необходимые нейроны. Таким образом физическое воздействие магнитного поля преобразовывалось в управляемый нейронный сигнал без какого-либо физического контакта с насекомым.

Эксперимент: камера, электромагнит и видеокамера

Исследование проводилось в специально оборудованной камере: под ней был установлен электромагнит, а в верхней части — видеокамера, фиксировавшая реакцию мух на подаваемые сигналы. Именно эта схема позволила связать момент изменения магнитного поля с конкретным поведенческим ответом насекомых и зафиксировать его во времени. По оценке авторов, такая конфигурация делает эксперимент воспроизводимым и пригодным для дальнейшей отладки параметров стимуляции.

Брачный жест как маркер успеха

Видеокамера зафиксировала, что спустя полсекунды после подачи магнитного сигнала генетически модифицированные мухи частично расправили крылья. Специалисты расценивают это движение как брачный сигнал, обычно свойственный данным существам, что служит наглядным маркером того, что целевая нейронная цепь была действительно активирована. Автор исследования Джейкоб Робинсон подчеркнул, что дистанционное управление выбранными нейронными цепями с помощью магнитных полей является главной целью нейротехнологий, а их работа стала важным шагом вперед в изучении мозга.

Противоречивые данные

В описании результатов встречаются два разных временных показателя: в одном месте сообщается, что мухи выполняли нужное движение «всего за одну секунду», а в другом — что частичное расправление крыльев произошло «через полсекунды» после подачи сигнала. Эти цифры могут отражать различие между моментом начала реакции (около 0,5 с) и полным завершением запрограммированного движения (до 1 с), однако в публичных формулировках они подаются не всегда согласованно. До появления расширенных данных о методике замера точную динамику отклика следует воспринимать с оговоркой.

Перспективы: от восстановления зрения до нейроинтерфейсов

В настоящее время команда работает над методами восстановления зрения у людей путем дистанционной стимуляции мозга. Авторы надеются, что технология точной активации отдельных участков мозга в будущем может стать основой для лечения многих заболеваний, в том числе неврологических расстройств, без хирургического вмешательства. Кроме того, по словам ученых, этот подход может помочь в создании беспроводных устройств, обеспечивающих прямую связь между мозгом и компьютером; чтобы такие устройства приблизились к точности естественных сигналов мозга, требуется сократить время отклика до нескольких сотых долей секунды.