Новости

Опубликовано в журнале "Компьютерра" №16 от 26 апреля 2005 года.

Страница 18 из 24. Вернуться на первую страницу.

Повелители мух

В апрельском номере журнала Cell, посвященного вопросам клеточной биологии, опубликована работа двух исследователей Йельского университета, демонстрирующая, как с помощью лазерного луча и генетической модификации нервных клеток можно дистанционно управлять движением фруктовых мух-дрозофил (Susana Lima and Gero Miesenbцck: «Remote Control of Fly Behavior through Genetically Targeted Photostimulation of Neurons», Cell, Vol 121, #1, April 8, 2005, pages 141-152).

Профессор Геро Мизенбёк и его аспирантка Сусана Лима считают, что разработанная ими методика управления определенными группами нейронов без имплантации электродов или тому подобных контактных технологий есть значительный шаг в нейрологии, позволяющий перейти от пассивных наблюдений к активным и предсказуемым воздействиям на поведение нервной системы вообще и мозга в частности. Иными словами, ученые предлагают новый путь для целенаправленного управления не только простыми движениями организма, но и сложным поведением, обучением, а быть может, и абстрактным мышлением. Кроме того, есть основания полагать, что этот же метод можно использовать и для лечения — в частности, когда из-за болезни или травмы нарушено прохождение нервных импульсов.

Главная идея новой методики заключается в том, чтобы управлять работой нервных клеток с помощью световых импульсов определенной частоты, используя в качестве посредника в передаче сигнала биохимическую систему типа «ключ-замок». Основным компонентом «молекулярного затвора» стал встроенный в мембрану методами генной инженерии белок, обладающий свойством избирательного ионного канала. Его активирует АТФ (аденозинтрифосфорная кислота — главный энергоноситель клетки), в норме практически отсутствующая в межклеточной среде. Поэтому она вводилась в окружающее нейроны пространство с помощью микроинъекций, и притом в связанной форме (ключик был спрятан в шкатулку). Отметим, что ионные каналы играют ключевую роль в генерации нервных импульсов. Клеточная мембрана представляет собой типичный конденсатор, а наличие градиента ионов (натрия больше снаружи, калия внутри) и дозированное, с четкими временными характеристиками приоткрытие ионных каналов как раз и вызывает распространение волны обратимой перезарядки мембраны с амплитудой колебаний потенциала порядка 0,1 В — нервный импульс. В придуманном исследователями регуляторном каскаде лазерное излучение вызывало фотоактивацию «ключа в шкатулке», и АТФ высвобождалась, открывая замок ионного канала и запуская таким образом механизм нервного возбуждения.

Методика позволяет выбирать, какую именно группу нейронов простимулировать. Ради наглядности была выбрана подсистема нервных клеток, управляющая спасением дрозофил от опасности — то есть инициирующая резкие движения лап для скачка и интенсивную работу крыльев. Поскольку около 80% мух словно по команде срывались с места при включении лазера, был сделан вывод о вполне успешном результате экспериментов. А дабы скептики не сомневались и не говорили, что мухи взлетали, просто испугавшись резко включенного света, ученые провели аналогичные опыты на дрозофилах, лишенных глаз и вообще головы. — Б.К.