ТИТР: Всеволод Вадимович Белоусов, д.б.н., член-корреспондент РАН, Генеральный директор «Федеральный центр мозга и нейротехнологий» ФМБА.
Директор Института Нейронаук и Нейротехнологий Пироговского Университета.
1. Насколько мы далеки от того, чтобы подобным образом управлять активностью мозга человека, а не лабораторного животного?
Мы пока достаточно далеки от того, чтобы использовать классическую оптогенетику для управления мозгом человека в том масштабе, в котором она используется у лабораторных животных.
Технически сама идея понятна: нужно доставить ген светочувствительного белка в определенную группу нейронов, а затем каким-то образом доставить к этим клеткам свет. Но у человека возникает сразу несколько очень серьезных проблем.
Первая - доставка генетической конструкции в нужные клетки с достаточной точностью. Вторая - необходимость имплантировать систему доставки света. И третья, самая важная, это иммунная система. Большинство используемых сегодня опсинов имеют микробное происхождение и являются чужеродными белками для человека. Организм может и будет распознавать клетки, которые начинают их производить, и уничтожать их.
Поэтому я бы не ожидал появления в ближайшее время ситуации, когда оптогенетику у человека будут использовать для управления произвольными функциями мозга.
2. Если представить успешный перенос метода в клинику: какие функции мозга теоретически можно было бы корректировать?
Теоретически диапазон очень широкий. Можно представить коррекцию патологической активности двигательных контуров, например при болезни Паркинсона, патологической синхронизации нейронов при эпилепсии, а также определенных контуров, связанных с тревогой, депрессией, зависимостью и нарушениями мотивации.
Важное преимущество здесь заключается в точности. Современная нейростимуляция часто воздействует на относительно большие группы клеток. Оптогенетический подход позволяет выбирать клетки значительно более избирательно по их генетическим характеристикам и принадлежности к определенному нейронному контуру.
Но это пока в значительной степени перспективная область исследований. Нельзя создавать впечатление, что у нас уже существует оптогенетическое лечение этих заболеваний у человека. Сегодня основная масса таких исследований проводится на животных моделях.
3. Возможно ли в принципе с помощью оптогенетики вызвать или подавить конкретное воспоминание?
На уровне животных моделей - в определенной степени да. Исследователи научились находить и маркировать нейронные ансамбли, связанные с определенным опытом, а затем искусственно активировать или подавлять их.
Но здесь важно правильно понимать, что такое воспоминание. Это не один нейрон и не один электрический сигнал. Это распределенная система связей между множеством нейронов и областей мозга.
Поэтому гораздо корректнее говорить, что оптогенетика позволяет вмешиваться в работу нейронных ансамблей, участвующих в определенном воспоминании, и вызывать связанные с ним поведенческие или эмоциональные реакции.
До ситуации, когда можно будет взять конкретное человеческое воспоминание, найти его координаты и по желанию стереть или записать другое, наука пока очень далеко. Это скорее образ из научной фантастики, чем современная технология.
4. Можно ли таким способом воздействовать на депрессию, болезнь Паркинсона, эпилепсию или зависимости?
Все эти заболевания уже изучаются с помощью оптогенетики, прежде всего на животных моделях.
Например, можно исследовать, какие нейронные цепи ответственны за патологическую двигательную активность при болезни Паркинсона, какие контуры участвуют в формировании зависимости или какие группы нейронов поддерживают патологическую активность при эпилепсии.
И это, на мой взгляд, одна из главных ценностей оптогенетики. Даже если сам метод никогда не станет массовым клиническим инструментом, он позволяет очень точно определить, какие именно клетки и цепи нужно лечить.