Соногенетика: нейроны снабдили «ушами»

Нейроны возможно включать и выключать ультразвуком – в случае если лишь заблаговременно снабдить клетки особым белком, реагирующим на механические колебания.

В нейробиологических новостях мы довольно часто читаем про оптогенетические способы, в то время, когда нейроны в мозге подопытной мыши активируются светом. В текущем году оптогенетике исполнилось 10 лет, и недавно мы детально писали о том, как она создавалась, как трудится и где используется.

В случае если кратко, то сущность способа в следующем: нейрон снабжается фоточувствительным мембранным белком, что под действием света открывает в мембране ионные каналы; перераспределение ионов между внутренней и внешней стороной мембраны генерирует нервный импульс. Свет возможно «совершить» в мозг посредством оптоволоконного световода, что до гена фоточувствительного белка, то тут на помощь приходят генноинженерные ухищрения. Оптогенетика разрешает избирательно руководить чётко выделенными группами нейронов, что, очевидно, даёт нам массу информации о работе отдельных нервных целых и цепей участков мозга.

Ультразвуковые волны из внешнего источника включают определённые нейроны в теле червя. (Иллюстрация Salk Institute for Biological Studies.)

Но свет – не единственный тумблер, что возможно тут применять. Исследователи из Университета Солка создали другой соногенетический способ, названный так по аналогии с оптогенетическим. По заглавию можно понять, что тут речь заходит о звуке, а правильнее, об ультразвуке, что запускает нейронный импульс.

Ультразвук приводит к механическим колебаниям, другими словами нейронам нужен таковой ионный канал, что раскрывался и закрывался бы в ответ на механический стимул. В качестве для того чтобы канала Стюарт Ибсен (Stuart Ibsen) и его сотрудники применяли TRP-4, активируя его ген в разных нервных клетках круглого червя, нематоды Caenorhabditis elegans.

Дабы ультразвуковой сигнал смог подействовать, его передавали не через воздушное пространство, а через воду, в которую была загружена посуда с червями. Для дополнительного усиления додавали ещё и липидный раствор: по окончании удаления растворителя липиды формировали слой микропузырьков, каковые являлись дополнительными резонаторами. Посредством маленьких звуковых импульсов получалось вынудить вольно ползающих червей поменять направление перемещения либо регулировать частоту сокращений тела.

Конкретный эффект зависел от того, какие конкретно нейроны снабдили «ушами» – механочувствительным мембранным белком TRP-4. Сам по себе он в собственности геному нематоды, так что, в случае если пробовать сделать то же самое в мышах либо крысах, то будет необходимо сперва выяснить, как TRP-4 поведёт себя в совсем неродственном организме.

Но, по словам авторов работы, для этих целей возможно постараться поменять сам белок, повысив его совместимость и эффективность с чужими клетками, или же отыскать какие-то другие природные аналоги. Экспериментальные результаты размещены в Nature Communications.

Преимущество соногенетики в том, что тут не требуется вводить звуковод в тело – ультразвуковые колебания приходят к нейронам извне. (Но, необходимо подчеркнуть, что и в оптогенетике показались варианты, в то время, когда исследователи ограничиваются внешним световым облучением с повышенной проницаемостью, а светочувствительные белки в нейронах реагируют на сигнал, доходящий к ним через толщу тканей.) Помимо этого, авторы нового способа предлагают применять многоканальный звук, дабы различные нейроны «слышали» что-то собственное, и в следствии возможно было бы сходу замечать работу нескольких нервных цепей. Ранее уже оказались работы, посвящённые стимулирующему влиянию ультразвука на человека и мозг животных; а компания Сони кроме того запатентовала методику, которая разрешала бы геймерам чувствовать запах, вкус и слышать звуки, и всё благодаря звуковой стимуляции. При соногенеткии речь заходит о самоё специфичном действии, сфокусированном на отдельных нервных клетках, действительно, ввиду нужных генноинженерных манипуляций вряд ли данный способ будет когда-либо использован на людях.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

• Как многоклеточные научились управлять своими клетками
• Нобелевская премия по медицине и физиологии – от присуждения до награждения

САМЫЙ МАЛЕНЬКИЙ КОМПЬЮТЕР [Новости науки и технологий]

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Как лазером расшевелить нейрон

  Современная медицина все больше овладевает неинвазивными способами лечения и диагностики, в чем ей по мере сил оказывают помощь нанотехнологии. Один из…

• Где у нейронов прячется память

  Трудящийся нейрон не обязательно запоминает все данные, которая проходит через него. Дабы это случилось, должны совпасть между собой активности различных…

• Зачем мозгу новые нейроны

  Новые нервные клетки, направляющиеся в обонятельную луковицу, необходимы для поддержания упорядоченной структуры нервных цепочек. Уже давно не новость,…

• Нейроны соревнуются за память

  Информация, которая имеет отношение к одному и тому же предмету либо ситуации, записывается в мозге одними и теми же нейронами, каковые не подпускают к…