Nano-MIND: прорыв в управлении нейронными цепями мозга

Корейские учёные из Института фундаментальных наук (IBS) совершили прорыв в области неврологии, разработав технологию Nano-MIND (Magnetogenetic Interface for NeuroDynamics). С помощью этой системы можно дистанционно активировать нейронные цепи в мозге, используя сочетание генетики, наночастиц и магнитных полей. В рамках эксперимента мыши, чьи мозги были оснащены специальными наночастицами, начали проявлять различные формы поведения, такие как кормление, социальные взаимодействия и родительская забота.

Принцип работы и тестирование Nano-MIND

Ранее подобные эксперименты по контролю мозга животных требовали использования электродов, что ограничивало свободу движений подопытных. Технология Nano-MIND избавляет от этих ограничений, позволяя контролировать определённые области мозга с помощью магнитных полей. Ведущий автор исследования, директор Центра наномедицины IBS Чжину Чон, отмечает, что это первый в мире метод свободного управления мозговой активностью с помощью магнитных полей. Он уверен, что технология найдёт широкое применение в исследованиях мозга, искусственных нейронных сетях и новых методах лечения неврологических расстройств.

Для проверки эффективности системы учёные провели три теста. В первом тесте исследовались рецепторы, отвечающие за поведение, связанное с кормлением и наградой, в латеральном гипоталамусе – области мозга, глубоко расположенной в его центре. Под влиянием магнитного поля группа мышей с активированными возбуждающими нейронами уменьшила потребление пищи вдвое, тогда как другая группа с ингибирующими нейронами, наоборот, удвоила потребление.

Влияние на социальное поведение и родительскую заботу

Латеральный гипоталамус также связан с путями, ответственными за социальное поведение. Вторая группа тестов показала, что мыши, помещённые в камеру с незнакомыми сородичами, под воздействием магнитного поля проявляли более "дружелюбное" поведение.

Третий тест был направлен на изучение рецепторов в медиальной префронтальной области , связанной с родительской заботой. Самки мышей с активированной областью, находясь в камере с элементами, напоминающими природные условия, быстрее реагировали на плач детёнышей и проводили больше времени, ухаживая за ними, когда находились под влиянием магнитного поля.

Перспективы использования Nano-MIND

Наличие возможности точечного управления нейронными цепями предоставляет учёным уникальную возможность для создания карт нейронных путей и испытания новых методов лечения. В будущем аналогичные нанотехнологии могут быть использованы для лечения психических расстройств и других тяжёлых неврологических заболеваний у людей, возвращая контроль над мозгом пациентам.

Результаты этого исследования опубликованы в журнале Nature Nanotechnology .