Электрические ритмы мозга можно превратить в световой сигнал, который включит синтез нужного белка в светочувствительной клетке.

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. Причём передача мыслей осуществлялась между человеком и мышью, то есть человек о чём-то думал, а физиологические изменения происходили у животного.

Имплантат со светодиодом и клетками, производящими белок по световому сигналу. (Фото Martin Fussenegger / ETH Zurich.)

Устройство для нейрокомпьютерного интерфейса.

Впрочем, если разобрать описанное в Nature Communications устройство на составные части, окажется, что ничего сверхфантастического в нём 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 трёх заданий: десять минут поиграть в компьютерную игру; попытаться волевым усилием включить светодиод, имплантированный в мышь; наконец, он мог просто отдохнуть, помечтать о чём угодно или помедитировать.

Во всех трёх случаях мозг давал довольно специальные сигналы, которые с помощью Bluetooth передавали на устройство, вживлённое мыши. Животное свободно бегало по поверхности, генерирующей электромагнитное поле, и вот в зависимости от человеческого ментального состояния от поверхности в имплантат-приёмник шёл 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 определённой 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, снабжённом специальным светодиодом. Причём 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 ещё много экспериментов, чтобы сделать технологию совместимой с организмом человека.