сяйво розуму

Стенфордський біоінженер вивчає роботу мозку за допомогою синіх лазерів і зелених водоростей

Психіатр і біоінженер Карл Дейссерот щотижня приймає пацієнтів , які страждають депресією , в клініці Стенфордського університету. Часто йому доводиться пробувати одні ліки за іншим , поки він нарешті не знайде ефективну комбінацію препаратів. Деяким допомагає електрошок , але у такого лікування , що піддає мозок дії електричного струму , бувають і побічні ефекти – наприклад , втрата пам’яті. Зустрічаються пацієнти , яким не допомагає нічого .

У чому суть проблеми? У дослідників немає ні найменшого уявлення про те , які ділянки мозку викликають депресію. Не допомагають ні інтроскопія мозку , ні лабораторна діагностика . Внутрішні процеси мозку вивчені настільки слабо , що «у нас немає навіть хороших теорій щодо того , що відбувається» , коли люди впадають у відчай і стоять на межі самогубства , говорить Дейссерот . Це відноситься і до інших психічних захворювань, наприклад до шизофренії. « У багатьох відношеннях це одна з найменш технологічно просунутих галузей медицини» , – говорить він. 50 Коли Дейссерот не приймає пацієнтів , цей скромний 38- річний вчений з копицею темного волосся дні безперервно просиджує в багатолюдній лабораторії , розташованої під Стенфордським центром біомедичної техніки і досліджень в Пало- Альто (штат Каліфорнія). Разом з 42 колегами він розробляє інноваційну технологію , яка дозволить виявити причини психічних захворювань на клітинному рівні. Він використовує зелені водорості , сині лазери , генну терапію і волоконну оптику з однією-єдиною метою – навчитися складати найдокладнішу карту нейронних ланцюгів , розташованих глибоко в мозку. Дейссерот сподівається , що це дозволить визначати причину депресії , тривоги , шизофренії і аутизму.

Цій технології , яку назвали оптогенетики , всього п’ять років , і поки вона застосовується тільки на лабораторних тварин. Але дослідники захоплено розповідають , що її ефект для неврології буде порівнянний з наслідками винаходу телескопа для астрономії . « За допомогою цих підходів можна буде відповісти на принципові питання , які ставляться вже десятки років , – вважає Майкл Хауссер , невролог з лондонського Юніверсіті – коледжу . – Їх потенціал важко переоцінити ». «Це фантастичний переворот , – вторить йому Дьордь Бужак з Університету Ратджерса . – Якщо Карл більше нічого не зробить і просто сидітиме у своєму кабінеті , Нобелівська премія йому вже забезпечена » .

Коли-небудь оптогенетики створять пристрої , що імплантуються в мозок для відновлення пошкоджених нейронних ланцюгів за допомогою світлових імпульсів . З’явиться можливість лікувати епілепсію , відключаючи занадто активні клітини мозку. А поки Пентагон виділив Дейссероту і його колегам зі Стенфордського університету і Університету Брауна $ 14,9 млн на розробку нейронних протезів для поранених з ушкодженнями головного або спинного мозку.

В основі методу лежить приміщення світлочутливих білків із зелених водоростей в мозкові клітини. Після цього клітини можна « включати» і «виключати » імпульсами синього або жовтого світла . У якості піддослідних тварин використовуються миші. Дослідники підключають до їх мозку оптоволоконні кабелі , але в майбутньому сигнали будуть передаватися безконтактним способом. В експерименті , який Дейссерот показує гостям лабораторії , імпульс світла , спрямований на рухову кору головного мозку , змушує мишу бігати по колу. В іншому експерименті дослідники будять сплячу мишу , посилаючи світловий сигнал у гіпоталамус , що відповідає в мозку за цикли сну і неспання.

До недавнього часу у вчених не було технології, що дозволяє дослідити, як координується активність груп нейронів. Дослідники можуть реєструвати електричні сигнали від окремих клітин мозку або розглядати мозок в цілому за допомогою магнітно -резонансної інтроскопії . Але на проміжному рівні було мало можливостей . Це все одно що намагатися скласти уявлення про економіку США , використовуючи тільки супутникові знімки та інтерв’ю з випадковими людьми на вулиці.

Саме тут приходить на допомогу оптогенетики . Віруси , які використовуються для вбудовування світлочутливих білків в клітини , можна налаштувати на конкретні групи клітин мозку. Дослідники навчилися включати і вимикати саме ці клітини у лабораторних тварин , щоб подивитися , що станеться.

Закінчивши Гарвардський університет за спеціальністю « біохімія » , Дейссерот отримав ступінь доктора медицини і вчений ступінь з неврології в Стенфорді . Своє відкриття він зробив майже відразу після того , як у 2004 році очолив власну лабораторію , він використовував відкриті в 2002 -му у зелених водоростей світлочутливі білки. Під дією синього світла білки відкривають клітку для припливу заряджених іонів .

Ідея , що ці білки зелених водоростей можна використовувати для управління клітинами людського мозку , була очевидною , але існувало безліч сумнівів в її реалізованості . « Багато хто думав про це , ні нікому не вистачало сміливості спробувати , – згадує Дейссерот . – А нам вистачило ». Едвард Бойден , який тоді писав дисертацію в Стенфорді , став одним з основних учасників проекту. Ідея управляти клітками за допомогою світла « захопила нашу уяву » , згадує Бойден , який тепер очолює лабораторію в Массачусетському технологічному інституті. Третім дослідником в лабораторії Дейссерота був Фен Чжан , який допоміг розробити вірус для доставки гена зелених водоростей в клітини мозку. Ризикований експеримент вдався , про що дослідники повідомили на сторінках журналу Nature Neuroscience в 2005 році. З тих пір Дейссерот і Бойден відкрили і інші мікробні білки , що дозволяють відключати клітини мозку світловим сигналом.

Сьогодні розвитком технології , якої Дейссерот і Бойден вільно діляться з колегами , займається щонайменше 600 університетських лабораторій. Один блогер порівняв Дейссерота з гірськолижником , який викликав схід лавини і з усього духу несеться вперед , щоб залишатися попереду неї . Поки йому це вдається. Багато вчених ніколи не надрукують жодної статті в найпрестижніших наукових журналах Science і Nature. У 2009 році Дейссерот опублікував три статті в Nature і дві в Science . «Весь час , що він не їсть і не спить , він присвячує роботі » , – згадує Чжан , який тепер працює в Гарварді.

оптогенетики має шанс перевершити електроімпульсні імплантуються пристрої , які використовуються для лікування хвороби Паркінсона , нав’язливого неврозу та інших захворювань. На відміну від існуючих пристроїв оптогенетіческіе прилади більш вибірково впливають на конкретні групи клітин. Великий виробник медичної техніки Medtronic вже організував спеціальну групу з розробки досвідченого приладу , щоб подивитися , чого не вистачає для проведення оптогенетіческой терапії. «Це проривна технологія» , – говорить старший технічний керівник відділу Medtronic Тімоті Денісон . Одна з перешкод – існуючі оптогенетіческіе установки споживають багато енергії, тому виходять занадто великими .

виправдає оптогенетики надії чи ні , але Дейссерот в будь-якому випадку розраховує відучити психіатрів від спрощеного уявлення про те , ніби психічні і нервові захворювання обумовлені хімічними причинами : недостачею в мозку таких речовин , як серотонін або дофамін . Ця теорія привела до створення ліків на кшталт прозаку . Але надмірна увага до хімічних процесів в мозку стримує прогрес в психіатрії . Такий підхід не враховує того , що насправді мозок працює як високопродуктивний процесор. «Ідея , згідно з якою психічні хвороби виникають через зміни рівня нейромедіаторів , невірна, – каже Дейссерот . – Але вона як і раніше панує в психіатрії ».

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

Вы должны быть авторизованы, чтобы разместить комментарий.