Оптогенетика способна лечить депрессию через обоняние

Михаил Светлик Заведующий лабораторией нейробиологии НИИ биологии и биофизики Томского государственного университета 

 

Научные перспективы открытия

Исследование оптического излучения на состояние отдельных клеток в целом достаточно перспективно, но есть некоторые ограничения. Все кроется в понятии «оптическое», что включает видимый свет, который для человека вполне ограниченная ширина воспринимаемых длин волн или частот. Например, для управления состоянием железистых клеток метод не совсем гуманный: при включении света будет происходить слезотечение или слюнотечение и т.п.

Приложение открытия интересно в научных исследованиях, когда можно, например, поменять структуры ключевых клеток нервной системе и затем «включая» и «выключая» их говорить о связях между отдельными структурами. К сожалению, это можно применить к небольшому количеству клеток, с ограниченным количеством связей между ними.

В каких сферах жизни можно применить оптогенетику

Наиболее вероятным применением данного открытия может быть применение в качестве инструмента восстановления функции зрительных рецепторов, лишившихся своей основной функции. В настоящее время эту задачу удается реализовать с помощью имплантов электростмуляторов в зрительную кору, но данных подход чрезвычайно сложен.

В качестве управления нервной системой или ее отдельными функциями перспектива слабо реализуема, но в некоторых случаях может быть интересной и требует детальной проработки как с технической, так и этической точек зрения.

С точки зрения замены электростимулирующих имплантов на оптоуправляемые, технология перспективна тем, что заменяется условно непостоянный электрический контакт с конкретными клетками рецептора на условно не постоянно проницаемый оптический контакт с конкретными рецепторами, активирующими конкретные клетки, контактирующие или с клетками или рецепторов,  или с рецептивным полем в мозге, что в настоящее время представляется как улучшение качества передачи информации на рецептор. То есть перспективным может быть улучшение передаточной функции рецептора в нервную систему, что может открыть перспективы более расширенного восприятия окружающего мира.

Как открытие способно улучшить жизнь людей

В одном интервью мне попалось выражение, что качество жизни людей, утративших некоторую функцию, даже при слабом ее восстановлении возвращает их в более лучшее качество, чем до утраты функции. Полагаю это свойство психики не ценить, то что есть изначально, и только после потери ощущать недостаток. В 2006 году я услышал о слуховых имплантах, которые устанавливали детям, глухонемым с рождения, для них это открыло возможность научиться говорить, так как формирование звуков и слов невозможно без обратной связи по органу слуха. Полагаю, утрата или отсутствие любого чувства в случае его восстановления или включения с помощью даже таких методов способно вернуть полноту жизни.

В виду того, что описаны случаи пилотной реализации восстановления зрения, переход к восстановлению слуха может занять несколько лет, так как нужно понять можно ли изменить сами рецепторы на восприятие света, или нужно встраивать специальные клетки в слуховую систему для ее активации.

Если в случае зрения все подготовлено природой, то в случае других рецепторов нужно провести много работы для получения конкретных результатов.

Можно ли будет с помощью этой технологии помогать при депрессии, например, стирать плохие воспоминания

Одной из причин депрессии описаны случаи снижения обоняния, это периферический орган настроения, так как имеет прямые связи с активирующей системой мозга. Если предположить, что можно некоторые клетки обонятельного эпителия перепрограммировать на активацию по свету, то, например, можно пользоваться не химическими веществами для улучшения настроения, а светом определенной длинны волны для возбуждение определенных зон коры мозга.

Если говорить о встраивании рецепторов в центры, повреждаемые при конкретной патологи, это маловероятно, ввиду непостоянства изменений в конкретной области мозга при патологии. Например, нами получены результаты, которые говорят о морфологических изменениях в нескольких структурах мозга при депрессии, и они связаны с изменением объема. Закрытие выключением этих зон, скорее всего, усилит проявление заболевания, а не улучшит самочувствие.

Возможно ли в будущем использовать аналогичный принцип для воздействия на другие типы клеток, например, на иммунные

Исследования последних лет показывают, что невозможного в биологии нет. На пути внедрения новых подходов встречается недостаточность информации в отношении работы разных систем клеточных структур, как на поверхности, так и внутри клетки, и прогнозировать конкретные результаты достаточно сложно по теоретическому представлению. Полагаю, возвращение широкой инструментальной и экспериментальной базы в биологические направления исследований позволит более конкретно говорить о перспективах развития новых технологий, которые еще не представлены широкой публике.

Как говорит нейробиолог и академик РАН Константин Анохин, исследование работы гиперсетей мозга сверхзатратная исследовательская задача, которую не смогут реализовать даже объединенные транснациональные корпорации, и примером здесь может быть прекращение проекта БлюБрайн, направленного на понимание функций мозга.

В ТГУ разрабатывали коррекцию передаточной функции в вестибулярной системе Думаю, соединение технологий позволит малоинвазивно возвращать людям утраченную функцию равновесия и тем самым бороться с вестибулярными нарушениями.

Как оптогенетика раскрывает механизмы развития болезни Паркинсона, эпилепсии и хронической боли

Оптогенетика дает надежду слабовидящим людям

Оптогенетика заменит МРТ и ЭЭГ при исследовании мозга

Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX