Идущие за лучом
Переписать воспоминания, превратить в биоробота или избавить человечество от слепоты и депрессии – все это возможно благодаря оптогенетике. Управление мозгом с помощью света порождает множество надежд и почти столько же опасений.
Светофор для беспозвоночных
В полумраке клетки возится вроде бы обыкновенная крыса, занятая своими делами. Она прогуливается, принюхивается, шевеля усами, прикладывается к поилке, чистит белую шерстку… Вот только почесать макушку крысе затруднительно: позади глаз из ее черепа торчит оптоволокно, зафиксированное стоматологическим цементом. Оно испускает яркий голубой свет и соединено с проводами, которые теряются в темноте где-то наверху.
Что за странная картина? Может, перед нами кадры нового фантастического фильма? На самом деле крыса со светящимся черепом – это не плод фантазии и не какая-то вычурная декорация, а вполне себе реальность и для некоторых ученых даже повседневность. Место действия – одна из множества лабораторий, где проводят эксперименты с применением оптогенетики, метода, позволяющего управлять мозгом с помощью лазера или светодиода. Фантастическое сияние на голове крысы – не спецэффект: это излучение с определенной длиной волны (т. е. цветом), которое избирательно воздействует на определенную группу нейронов: может их включать, выключать или «прибавить мощность».
С помощью оптогенетики биологи уже могут влиять на импульсивность поведения животных, их внимание, эмоциональное состояние, аппетит и многое другое. Так, в одном из исследований мышей научили бояться клетки, где им никогда не причиняли вреда. Зато в ней им с помощью оптогенетики активировали те нейроны, которые «помнили» о мучениях грызунов в другой клетке. Такие нервные клетки локализованы в гиппокампе – области мозга, связанной с памятью и ориентированием в пространстве. В результате мыши стали ассоциировать безвредную клетку с опасностью. Условно говоря, им «имплантировали» память о плохих событиях, которые никогда не случались.
Чтобы проверить, насколько устойчивы искусственные воспоминания, ученые «отшибли» мышам память с помощью химических препаратов. Затем экспериментаторы снова подействовали светом на клетки гиппокампа, и страшные воспоминания о никогда не бывшем послушно вернулись.
Если можно управлять памятью, можно ли превратить живое существо в послушного робота? Да. Правда, с крысами такое пока не проделывали – все-таки у грызунов весьма сложный мозг. Ученые превратили в автомат нематоду Caenorhabditis elegans. В природе крошечный, длиной всего в миллиметр червячок живет в почве, где питается органическими остатками, проползая через твердое и проплывая по жидкому. Этот скромный и непримечательный червь стал для биологов одним из самых важных модельных организмов. И все потому, что в организме C elegans все просто и прозрачно. Его внутренности буквально просвечивают насквозь, а клетки червя, в том числе и нервные, известны наперечет. У редко встречающихся самцов 385 нейронов, у гермафродитов (самок как таковых у них нет) – 302.
В своих работах биологи сделали крошечную нематоду настоящей марионеткой. Например, посветят на определенную группу нервных клеток зеленым лазером – червячок торопливо ползет, посветят ультрафиолетовым – тот застынет. Получается своего рода светофор.
С помощью оптогенетики несчастную нематоду можно заставить стать короче, длиннее, отложить яйца. Или, отключив ее собственные связи нервов с мышцами («лишив воли»), сделать биороботом, которым можно как угодно управлять извне.