Магнитное поле использовали для контроля за движениями животных

16.08.2017, 17:49 Наука

Команда исследователей Университета Буффало использовала магнитные поля для активации клеток мозга животных, вызывая движения тела, которые включают бег, вращение, а также потерю контроля над конечностями, — достижение, которое может привести к успехам в лечении неврологических заболеваний.

Техника, разработанная учеными во главе с Арнд Пралле, называется магнитотермической стимуляцией. Это новый инструмент, с помощью которого можно дистанционно и минимально инвазивно активировать клетки мозга, включая и выключая определенные ячейки. «Сейчас проводится большая работа по картированию нейронных схем, которые контролируют поведение и эмоции», поясняет Пралле. Техника, которую мы разработали, может значительно помочь этому усилию».

Понимание того, как работает мозг — как разные части органа общаются друг с другом и контролируют поведение, — является ключом к разработке новых методов лечения заболеваний, связанных со сбоем определенных наборов нейронов. В эту категорию попадают травматические повреждения головного мозга, болезнь Паркинсона, дистония и периферический паралич.

Данные, полученные командой Прали, также могут помочь лечить другие недуги, такие как депрессия и эпилепсия, непосредственно через стимуляцию мозга. Магнитотермическая стимуляция использует магнитные наночастицы для стимуляции нейронов, оснащенных температурно-чувствительными ионными каналами. Ячейки головного мозга включаются, когда наночастицы нагреваются внешним магнитным полем, что заставляет каналы открываться. В экспериментах на мышах, ученые смогли активировать три отдельные области мозга, вызывая двигательные функции.

Стимулирование клеток в моторной коре привело к тому, что животные бежали, а активация в полосатом теле вызывала поворот грызунов. Когда ученые активировали более глубокую область мозга, мыши застыли, неспособные двигать конечностями.«Используя наш способ, мы можем ориентироваться на небольшую группу ячеек, площадью около 100 микрометров в поперечнике», говорит Прале.

Магнитотермическая стимуляция позволяет исследователям использовать нагретые магнитные наночастицы для активации отдельных нейронов внутри мозга. Когда к мозгу прикладывается переменное магнитное поле, оно заставляет намагничивание наночастиц быстро крутиться, создавая тепло, которое нагревает клетки. Это заставляет открываться чувствительные к температуре ионные каналы, побуждая нейроны. Авторы утверждают, что магнитотермическая стимуляция имеет некоторые преимущества по сравнению с другими методами стимуляции мозга. Один из самых известных таких методов — оптогенетика, где используется свет вместо магнетизма и тепла для активации клеток. Однако такая техника обычно требует имплантации крошечных волоконно-оптических нитей в мозг, тогда как магнитотермическая стимуляция осуществляется дистанционно. Следующим шагом в исследованиях будет использование новой метолики для активации нескольких областей мозга одновременно.