Дослідники Університету Райса в Х'юстоні (США) продемонстрували метод дистанційного керування поведінкою пловівок — дрозофіл — за рахунок точкового впливу на їхній мозок. За даними дослідження, опублікованого в журналі Nature Materials, після відправки команд певним нейронам комахи виконували потрібний рух протягом приблизно однієї секунди. Робота позиціонується як важливий крок у галузі нейротехнологій і, за словами авторів, наближає створення бездротових інтерфейсів «мозок — комп'ютер».
Як працює «магнітний пульт» для мозку
Під час експерименту вчені ввели в мозок мух наночастинки оксиду заліза, які нагріваються під впливом магнітного поля. Паралельно комахи були генетично модифіковані так, щоб у їхніх нейронах був іонний канал, чутливий до швидкості зміни температури. Коли мухи рухалися і повзали всередині камери, магнітне поле змінювалося, введени наночастинки нагрівалися і тим самим активували потрібні нейрони. Таким чином фізичний вплив магнітного поля перетворювався на керований нейронний сигнал без будь-якого фізичного контакту з комахою.
Експеримент: камера, електромагніт і відеокамера
Дослідження проводилося в спеціально обладнаній камері: під нею був встановлений електромагніт, а в верхній частині — відеокамера, яка фіксувала реакцію мух на подавані сигнали. Саме ця схема дозволила пов'язати момент зміни магнітного поля з конкретною поведінковою відповіддю комах і зафіксувати її в часі. За оцінкою авторів, така конфігурація робить експеримент відтворюваним і придатним для подальшої налагодки параметрів стимуляції.
Спільний жест як маркер успіху
Відеокамера зафіксувала, що через півсекунди після подачі магнітного сигналу генетично модифіковані мухи частково розправили крила. Спеціалісти розцінюють цей рух як спільний сигнал, зазвичай властивий цим істотам, що слугує наочним маркером того, що цільова нейронна ланцюг дійсно була активована. Автор дослідження Джейкоб Робінсон наголосив, що дистанційне керування вибраними нейронними ланцюгами за допомогою магнітних полів є головною метою нейротехнологій, а їхня робота стала важливим кроком уперед у вивченні мозку.
Суперечливі дані
У описі результатів зустрічаються два різні часові показники: в одному місці повідомляється, що мухи виконували потрібний рух «всього за одну секунду», а в іншому — що часткове розправлення крил відбулося «через півсекунди» після подачі сигналу. Ці цифри можуть відображати різницю між моментом початку реакції (близько 0,5 с) і повним завершенням запрограмованого руху (до 1 с), однак у публічних формулюваннях вони подаються не завжди узгоджено. До появи розширених даних про методіку вимірювання точну динаміку відгуку слід сприймати з застереженням.
Перспективи: від відновлення зору до нейроінтерфейсів
Наразі команда працює над методами відновлення зору у людей шляхом дистанційної стимуляції мозку. Автори сподіваються, що технологія точної активації окремих ділянок мозку в майбутньому може стати основою для лікування багатьох захворювань, зокрема неврологічних розладів, без хірургічного втручання. Крім того, за словами вчених, цей підхід може допомогти у створенні бездротових пристроїв, що забезпечують прямий зв'язок між мозком і комп'ютером; щоб такі пристрої наблизилися до точності природних сигналів мозку, потрібно скоротити час відгуку до кількох сотих часток секунди.
