Учёные создают всё больше технологий для восстановления утраченной памяти, но возможно ли в буквальном смысле управлять воспоминаниями, а заодно и ощущениями? Например, добавить в память человека эпизоды, которые он никогда не переживал на самом деле, или "выключить" испытываемую им боль.
Это может показаться сюжетом для научно-фантастического фильма, однако учёные из Калифорнийского университета в Беркли нашли способ "отредактировать" ощущения и воспоминания. Правда, пока что его эффективность была проверена лишь на мышах.
Авторы работы поясняют, что управлять нейронами им помогают вспышки света, а компьютерная голография позволяет спроецировать свет на нужный участок мозга. (Эта область науки называется оптогенетикой. Авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывают о самых интересных оптогенетических опытах в специальном разделе.)
В целом технологию можно назвать голографическим модулятором: она позволяет вырезать, копировать и вставлять определённые модели активности клеток мозга. С её помощью можно управлять тысячами нейронов одновременно, чтобы воспроизвести или, напротив, подавить то или иное ощущение или воспоминание.
На начальных этапах экспериментов целью учёных стал крошечный участок мозга мыши объёмом "всего" две-три тысячи нейронов. При помощи безвредного вируса-"почтальона" в эти клетки доставили кусок ДНК, вырабатывающий белок, который активирует нейроны в ответ на конкретный раздражитель – вспышку света.
Затем в черепе грызуна просверлили отверстие, через которое голографический световой сигнал мог попасть в мозг (в виде проекции). Компьютерная голография оказалась единственным способом сфокусировать вспышку света на поверхности микроскопической площади, уточняют авторы. Кстати, "зона покрытия" составила 550×550×100 микрометров.
Реагировать на световое воздействие должны были моторный, сенсорный и зрительный центры (входят в состав соматосенсорной системы). Частота импульсов составила до 300 в секунду, при этом каждый из них должен был активировать до 50 нейронов одновременно.
Отмечается, что в ходе испытаний животные бежали по беговой дорожке, однако их головы были обездвижены, чтобы сигнал поступал в нужную зону. В результате внешне поведение грызунов никак не изменилось, зато двухфотонная кальциевая визуализация показала, что мозг мышей реагировал так, как будто бы у них был реальный сенсорный стимул. Например, как если бы животное видело перед собой какое-то препятствие.
"Главным прорывом является способность контролировать нейроны именно в пространстве и времени. Другими словами, чтобы "охотиться" на специфические наборы нейронов, которые вы хотите активировать, и делать это в характерном для них масштабе и на скорости, с которой они обычно работают", — рассказывает автор работы оптогенетик Николя Пегар (Nicolas Pégard).
Его коллега и соавтор исследования молекулярный биолог Алан Мардинли (Alan Mardinly) добавляет, что предстоит ещё много испытаний и усовершенствований технологии. В настоящее время методика позволяет воздействовать лишь на микроскопический участок мозга, и даже для этого требуется много оборудования.
Конечная цель команды – расширить "зону покрытия" светового импульса, а также уменьшить размеры аппаратуры, необходимой для этого.
Что же касается непосредственно испытаний метода, то теперь исследователи намерены провести аналогичные тесты с заранее обученными мышами, чтобы поведенческие изменения после процедуры были более явными.
Вчастности, авторы хотят записать реальные модели активности мозга в различных случаях и воспроизвести их при помощи голографического модулятора, чтобы сравнить, какой ответ вызовет настоящее и "скопированное" воздействие.
Когда учёные добьются необходимой точности, можно будет говорить о создании нейронных протезов нового поколения. С их помощью можно будет, к примеру, компенсировать неврологический ущерб, нанесённый дегенеративными заболеваниями или травмами.
"Если вы можете читать и писать на языке мозга, он будет интерпретировать ваши сообщения намного лучше. Это один из первых шагов на пути к разработке технологии, которая позволит дополнять или усиливать чувства человека", — заключает Алан Мардинли.
Более подробно об этой интересной работе рассказывается в научной статье, которая была опубликована в журнале Nature.
Добавим, что ранее магнитная стимуляция мозга помогла возродить "забытые" воспоминания. Между тем специальные мозговые имплантаты уже помогают повысить интеллект и замедлить развитие старческого слабоумия.
Автор: Юлия Воробьёва
