Ученые «взламывают» мозг плодовой мушки и управляют ее телом без проводов

Используя беспроводную технологию, нейроинженеры Университета Райса создали метод удаленной активации определенных мозговых цепей у плодовых мушек. Магнитные сигналы использовались в демонстрации, опубликованной в Природные материалы активировать нейроны в вольере плодовой мухи, которые контролировали положение тела.

Одной из ключевых проблем при изучении мозга или лечении неврологических расстройств является наличие инструментов, которые одновременно являются чрезвычайно точными и минимально инвазивными. сказал автор исследования Джейкоб Робинсонадъюнкт-профессор электротехники и вычислительной техники в Rice.

«Дистанционное управление избранными нейронными цепями с помощью магнитных полей — своего рода святой Грааль для нейротехнологий. Наша работа делает важный шаг к этой цели, поскольку она увеличивает скорость дистанционного магнитного управления, приближая ее к естественной скорости мозга».

По сравнению с предыдущей технологией магнитной стимуляции для активации нейронных цепей, новая технология Робинсона активирует нейронные цепи примерно в 50 раз быстрее.

Как показал Робинсон, значительный прогресс был достигнут с тех пор, как ведущий автор исследования Чарльз Себаста предложил использовать новый ионный канал, чувствительный к изменениям температуры.

«Собрав вместе экспертов в области генной инженерии, нанотехнологий и электротехники, мы смогли собрать все воедино и доказать, что эта идея работает. Это была действительно командная работа ученых мирового класса, с которыми нам посчастливилось работать», — рассказал Робинсон.

Исследователи использовали генную инженерию, чтобы создать термочувствительный ионный канал, который заставляет мух расправлять крыльячто обычно во время спаривания.

Следующим шагом было введение магнитных наночастиц, которые можно нагревать приложенным магнитным полем. Камера на электромагните наблюдала, как мухи свободно бродят по вольеру.. Ученые нагревали наночастицы и активировали нейроны, изменяя поле магнита определенным образом. Примерно через полсекунды после изменения магнитного поля мухи с генетическими модификациями принимали позу с расправленными крыльями.

Генетически нацеленные клетки могут быть активированы в точное время для изучения мозга, лечения болезней и развития прямой связи между мозгом и машиной.

Проект MOANA направлен на разработку нехирургических беспроводных гарнитур для связи между мозгом. Робинсон является главным исследователем проекта. МОАНА, что означает «магнитный, оптический и акустический нейронный доступ», MOANA стремится разработать гарнитуры, способные считывать и записывать нейронную активность в зрительной коре одного человека и кодировать ее в мозгу другого. Магнитогенетика является примером такого типа технологий.

В рамках цели Робинсона команда работает над частичным восстановлением зрения у слепых пациентов. Даже если их глаза больше не функционируют, исследователи MOANA надеются дать пациентам чувство зрения, стимулируя части мозга, связанные со зрением.

«Долгосрочная цель этой работы — создать методы активации определенных областей мозга у людей в терапевтических целях без хирургического вмешательства», — сказал Робинсон.

Вполне вероятно, что ученым придется уменьшить время отклика до нескольких сотых долей секунды, чтобы достичь естественной точности мозга.