Prieš kiek daugiau nei dešimt metų bioinžinierius Karlas Deisserothas kartu su kolegomis iš Stenfordo universiteto publikavo mokslinį straipsnį, kuriame aprašė optinį smegenų kontrolės metodą – optogenetiką, kai šviesos pagalba neuronai priverčiami „iššauti“ nervinius impulsus. Mokslininkams tai pavyko padaryti, pelių smegenų neuronus apginklavus specialių biomolekulių, randamų dumbliuose, genais. Šios biomolekulės naudoja šviesos energiją, kad į ląstelę praleistų teigiamai įkrautus jonus, kitaip tariant, elektros impulsus.
Neuronų praleidžiami nerviniai signalai taip pat yra elektros impulsai. Tyrimo metu pelių smegenų neuronai, praturtinti šiomis biomolekulėmis, reaguodavo į šviesą – tinkamai parinkus neuronus ir apšvietus juos, mokslininkai galėjo keisti pelių elgesį. Naudodami šį metodą, Kalifornijos universiteto mokslininkai, vadovaujami Anatolijaus Kreitzerio, tyrinėjo Parkinsono ligos simptomus ir galimus gydymo būdus. Tyrėjams pavyko sveikoms pelėms sukurti Parkinsono ligos simptomus, o šia liga sergančioms pelėms – atkurti normalų judėjimą.
Vėlesnio tyrimo metu K.Deisserothas su kolega Luisu de Lecea pademonstravo, kad šviesa veikiant už būdravimo būseną atsakingus neuronus smegenyse įmanoma peles pažadinti iš miego. Kitaip tariant, pažadinti šviečiant ne į akis, o tiesiai į tam tikras smegenų vietas.
Tiesa, optogenetikos tyrimus visada stabdė tai, kad smegenys nepraleidžia šviesos, todėl norint pasiekti ir apšviesti konkrečias ir gilesnes šio organo zonas, tyrėjams tekdavo į jas įvesti plonytį šviesolaidį. Tokia invazinė operacija būdavo nepatogi ir sudėtinga, todėl ilgainiui buvo ieškoma kitų alternatyvių būdų.
Pastaraisiais metais sėkmingai išbandytas patogus ir neinvazinis metodas – paveikti konkrečius neuronus žemo dažnio radijo bangomis arba magnetiniu lauku. Abu šie poveikio būdai yra gana skvarbūs, tačiau nedaro žalos smegenims. Pirmiausia į smegenis turi būti įvestos geležies oksido nanodalelės – ypač smulkios dalelės, kurias jau minėtos radijo bangos ar magnetinis laukas įkaitina. Šios dalelės atveria specialius neuronų ląstelių kanalus, kuriais į jas patenka kalcio jonai, skatinatys neuronus „iššauti“ elektros impulsus.
Mokslininkai šiandien moka gana preciziškai nukreipti nanodaleles į norimas smegenų zonas, todėl naudojant šį metodą įmanoma sukelti pačius įvairiausius efektus, pavyzdžiui, duoti signalą kasai į kraują išleisti insuliną arba nuslopinti virškinimo hormonus, sukeliančius alkio jausmą. Naujausi eksperimentai yra atliekami su aukso nanodalelėmis, kurias apšvietus tam tikro bangos ilgio šviesa, įmanoma priversti neuroną išleisti nervinį impulsą. Nedaug beliko, kad mokslininkams pavyktų sukurti precizišką įrankį, padėsiantį gydyti psichines ligas ar neurologinius sutrikimus.
Žinoma, kaip ir su visais moksliniais pasiekimais – optogenetika ir jos atšakos tikrai bus panaudotos ne tik ligų gydymui. Neuromokslininkai, tyrinėjantys smegenyse vykstančius procesus, kurie ir suformuoja sąmonę, valią bei mąstymą, netrukus galbūt turės įrankį valdyti šiuos, atrodytų, tik žmogaus sielai būdingus reiškinius.
