Наномедики змогли використати магнітне поле та намагнічені наночастинки для контролю активності окремих ділянок мозку у мишей, що відобразилось на поведінці тварин. Таким чином вчені змогли впливати на апетит мишей та їх прагнення піклуватись про потомство. Головна перевага нової технології, яку назвали nano-MIND, полягає у її неінвазивності, що стане у пригоді для більш детального вивчення ролі окремих нейронів у формуванні поведінки. Щоправда, тепер вченим також треба буде детальніше вивчити довгострокові наслідки магнітогенетичної стимуляції на здоров’я мозку, щоб переконатись у її безпечності. Дослідження опублікували в журналі Nature Nanotechnology.
Миші під час тестів на керування апетитом у камерах, що створюють магнітне поле. Seo-Hyun Choi et al. / Nature Nanotechnology, 2024
Навіщо експериментували з магнітними частинками у мозку мишей?Наразі доступні різноманітні підходи до вивчення зв'язків між активністю нейронів та поведінкою, але більшість з них вимагає безпосереднього втручання в мозок тварини, що створює певні обмеження. Наприклад, оптогенетика дозволяє генетично модифікувати окремі білки в нейронах,
щоб клітини почали вмикатись у відповідь на світло визначеної довжини. Обмеження полягає у тому, що вченим також потрібно знерухомити піддослідну мишу, щоб відкрити шматочок її черепа та імплантувати оптичне волокно.
Звісно, такий підхід спричиняє тварині стрес та може пошкодити тканини мозку. Схожа проблема виникає при використанні електрофізіологічних методів. У цьому випадку нейрони стимулюються завдяки електричному струму, що передається від електродів введених у мозок. Ще одним недоліком цього методу є його низька селективність: електрод збуджує певну ділянку мозку, але не може бути використаний, наприклад, щоб специфічно вмикати тільки один бажаний тип клітин.
Тому, щоб вивчати роботу мозку і поведінку з набагато вищою точністю, дослідники Центру наномедицини у Сеулі вирішили пошукати неінвазивні методи, які б дозволили керувати окремими клітинами у мозку вільноживучих тварин.
Як намагнічені наночастинки вмикають нейрони?У своєму дослідженні вчені зосередилися на властивостях йонних каналів — ключових структурах нейронів, що відповідають за проходження електричних сигналів у мозку. Ці електричні сигнали являють собою потік різноманітних йонів, наприклад, кальцію через мембрану клітини. Власне цей потік і контролюють різні типи йонних каналів, кожен з яких реагує на
