Мысль управляет генами

20.11.2014

Представьте, что у вас началась простуда: вы чихаете, кашляете, поминутно измеряете температуру. И вот вы думаете, что хорошо бы повысить активность иммунитета, чтобы он поскорее изгнал из вас инфекцию. И вдруг в ответ на такие размышления у вас действительно активируется иммунитет: усиливается синтез интерферона, иммунные клетки начинают активнее охотиться за патогеном и т. д.

Звучит фантастически, но именно это удалось сделать Мартину Фуссенеггеру (Martin Fussenegger) и его коллегам из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (Швейцария) - исследователи создали устройство, превращающее мозговые импульсы в генетические регуляторные сигналы. Причем передача мыслей осуществлялась между человеком и мышью, то есть человек о чем-то думал, а физиологические изменения происходили у животного.

Впрочем, если разобрать описанное в Nature Communications устройство на составные части, окажется, что ничего сверхфантастического в нем нет - авторы работы в своих экспериментах просто скомбинировали хорошо известные и хорошо разработанные биотехнологические находки. Во-первых, это нейрокомпьютерный интерфейс (BCI, brain-computer interface), во-вторых, оптогенетические методы. С помощью нейрокомпьютерного интерфейса можно было превращать ЭЭГ-ритмы мозга в какой-нибудь сигнал направленный вовне, предназначенный внешнему устройству. Человеку на лоб прикрепляли ЭЭГ-сенсор, а самого его просили выполнить одно из трех заданий: десять минут поиграть в компьютерную игру; попытаться волевым усилием включить светодиод, имплантированный в мышь; наконец, он мог просто отдохнуть, помечтать о чем угодно или помедитировать.

Во всех трех случаях мозг давал довольно специальные сигналы, которые с помощью Bluetooth передавали на устройство, вживленное мыши. Животное свободно бегало по поверхности, генерирующей электромагнитное поле, и вот в зависимости от человеческого ментального состояния от поверхности в имплантат-приемник шел некий импульс.

Сам имплантат представлял собой ячейку с клетками, синтезирующими некий белок, который мог выходить из имплантата и активировать синтез интерферона. Клетки были оптогенетически модифицированы, то есть несли в себе фотобелок, реагирующий на световой импульс определенной длины волны. Световой импульс включал фоторецептор, а он уже подавал сигнал к синтезу белка, включающего в мыши синтез интерферона.

То есть ментальный сигнал в буквальном смысле включал свет в имплантате, снабженном специальным светодиодом. Причем в одном из вариантов опыта, как было сказано выше, человек мог сам следить за состоянием имплантата и целенаправленно включать его нейропсихологическим усилием.

Надо сказать, что нейрокомпьютерные интерфейсы, передающие сигналы мозга на различные устройства, активно используются в самых разных проектах (и активнее всего, разумеется, при разработке протезов, которыми можно управлять силой мысли). Однако послать сигнал от них на клеточно-молекулярный аппарат, чтобы активировать какие-то гены и повлиять на физиологию - до сих пор подобных прецедентов не было.

Легко представить такое устройство, которое, к примеру, избавляло бы самого человека от хронической боли в ответ на начинающиеся болевые сигналы, или же прекращало эпилептический припадок при первых его признаках. Правда, до этого предстоит выполнить еще много экспериментов, чтобы сделать технологию совместимой с организмом человека.

<< Назад: Аккумуляторная батарея из миллионов нанопор 21.11.2014

>> Вперед: Мобильные батареи Schneider APC M5 и M10 20.11.2014

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Не вся растительная пища полезна для психики 10.09.2026

Растительная пища традиционно считается одной из основ здорового рациона, поэтому специалисты по питанию обычно рекомендуют чаще включать в меню овощи, фрукты, цельнозерновые продукты и другие продукты растительного происхождения. Однако важна не только принадлежность пищи к растительной категории, но и способ ее обработки, количество сахара и другие характеристики рациона. Исследование иранских ученых показывает, что разные варианты растительного питания могут по-разному отражаться на психологическом состоянии человека. К такому выводу пришли исследователи из Исфаханского университета медицинских наук. Они изучали взаимосвязь между характером питания и эмоциональным состоянием взрослых людей, уделяя особое внимание симптомам депрессии и тревожности. Результаты работы были опубликованы в научном журнале PLOS One. При этом специалисты не утверждали, что отдельные продукты непосредственно вызывают депрессию: речь шла о статистической связи между определенными пищевыми привычками и сос ...>>

Подвесной робот Stringman для уборки комнаты 10.09.2026

Домашняя робототехника в основном развивается вокруг двух привычных направлений: роботов-пылесосов и многофункциональных гуманоидных машин. Но далеко не все задачи требуют колесной платформы или сложного человекоподобного механизма. Инженер Натаниэль Нифонг (Nathaniel Nifong), основатель стартапа Newfangled, предложил необычную альтернативу - подвесного робота Stringman, способного перемещаться над полом и самостоятельно собирать разбросанные предметы. Вместо того чтобы передвигаться по поверхности помещения, Stringman использует принцип, знакомый по тросовым системам камер Spidercam, применяемым на стадионах. В четырех верхних углах комнаты устанавливаются натяжные блоки, от которых к центральному рабочему модулю идут тонкие, но прочные тросы. Изменяя их натяжение, система может перемещать манипулятор практически в любую точку обслуживаемого пространства. Такое решение позволяет обойти некоторые ограничения традиционных роботов на колесах. Подвесной механизм не сталкивается с пр ...>>

Микрогравитация не ослабляет сердечные клетки 09.09.2026

Продолжительное пребывание в космосе подвергает человеческий организм воздействию условий, с которыми он никогда не сталкивается на Земле. Микрогравитация изменяет распределение жидкостей, способствует потере костной и мышечной массы, а космическое излучение способно повреждать ДНК. Особое значение для будущих длительных экспедиций имеет состояние сердечно-сосудистой системы. Новый эксперимент с мышами на борту Международной космической станции показал, что клетки сердечной мышцы могут сохранять силу сокращения даже после нескольких недель пребывания в микрогравитации. Исследователи давно наблюдают за тем, каким образом отсутствие привычной земной гравитационной нагрузки отражается на организме. В космосе жидкости перераспределяются в сторону верхней части тела, позвоночник немного растягивается, из-за чего рост временно увеличивается, а скелетные мышцы постепенно теряют массу и силу. Однако сердечная мышца работает в несколько иных условиях, поэтому специалисты Чикагского университ ...>>

Квантовый процессор IBM Nighthawk R2 09.09.2026

Квантовые компьютеры пока существенно уступают классическим системам в универсальности, однако в специализированных задачах они уже демонстрируют впечатляющие возможности. При этом важна не только вычислительная мощность отдельных кубитов, но и скорость, с которой процессор способен выполнять последовательность квантовых операций. Именно на сокращение таких задержек специалисты IBM сделали ставку при создании нового процессора Nighthawk R2, оснащенного 120 программируемыми кубитами. Главным достижением Nighthawk R2 стала значительно более высокая скорость выполнения квантовых схем. Новый процессор способен обрабатывать более 100 тысяч схем в секунду, тогда как предшествующий Heron выполнял около 4 тысяч. Такой разрыв связан не столько с увеличением количества кубитов, сколько с устранением одного из узких мест квантовых вычислений - длительного промежутка между последовательными запусками программ. В предыдущей архитектуре Heron после завершения вычисления кубит необходимо было и ...>>

Горячие напитки высвобождают миллионы частиц пластика 08.09.2026

Бумажные стаканчики давно стали привычной альтернативой пластиковым: их используют в кофейнях, офисах и заведениях быстрого питания для кофе, чая и других напитков. Однако название "бумажный" не означает, что такая посуда полностью состоит из бумаги. Чтобы стаканчик не размокал, его внутреннюю поверхность покрывают тонким слоем полимера. Исследователи из Университета Квинсленда решили выяснить, что происходит с этими покрытиями при контакте с горячей жидкостью, и обнаружили, что вместе с напитком из них могут высвобождаться чрезвычайно мелкие частицы пластика. В ходе лабораторных экспериментов специалисты изучили два типа одноразовых бумажных стаканчиков. В одном случае внутренняя поверхность была защищена традиционным полиэтиленовым покрытием, а в другом использовался полимер на основе полимолочной кислоты (PLA), который часто рассматривается в качестве более экологичной альтернативы обычному пластику. Полимолочная кислота способна биологически разлагаться при определенных условиях ...>>

Случайная новость из Архива Оптоволокно, работающее как человеческая нервная система 20.04.2022 Ученые из сингапурского Центра прорывных фотонных технологий и британского Исследовательского центра оптоэлектроники создали действующую оптическую модель нейрона. Для этого они воспользовались особыми свойствами аморфного сплава на основе халькогенидов. По сути, был синтезирован новый вид оптоволокна, способный менять прозрачность. Это дает возможность обеспечить условия распространения оптических сигналов, сходные с теми, которые существуют в человеческом мозге. Воспользовавшись этим свойством, исследователи добились функциональности, повторяющей механизм распространения сигналов в аксонах и синапсах, тем самым доказав, что оптические аналоги нейронов могут демонстрировать функциональность, аналогичную работе мозга человека. Оптоволокно для эксперимента было изготовлено из аморфного стекла, представляющего собой сплав сульфида галлия и оксида лантана. Для эмуляции функций химического синапса волокно поочередно облучается сбоку светом с разной длиной волны, вызывая так называемый фотонный синапс. В результате ученым удалось воспроизвести механизм химического распространения сигнала в нейронах. В своей работе исследователи из Сингапура продемонстрировали ряд оптических аналогов функций мозга. Среди них - удержание состояния покоя и моделирование изменений электрической активности в нервной клетке при ее стимуляции. Данное исследование может способствовать увеличению скорости и эффективности традиционных компьютерных систем. С появлением в новых версиях компьютеров механизмов адаптации и обучения, они смогут обрабатывать огромные объемы данных с намного меньшими затратами энергии. Современные компьютеры, моделирующие работу нервных клеток, на 6-9 порядков менее эффективны по сравнению с биологическими системами. Для примера, моделирование пятисекундной работы мозга занимает 500 секунд машинного времени и требует 1,4 мегаватта энергии.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026