Оптогенетика поможет создать стрекозу-киборга
Исследователи из Лаборатории Чарльза Старка Дрейпера и Медицинского института Говарда Хьюза начали работу над проектом DragonflEye, который посвящен созданию и управлению насекомыми-киборгами с помощью оптогенетики. Кратко о проекте можно прочитать на сайте лаборатории.
На сегодняшний день создание насекомого-киборга не представляет технической сложности — достаточно внедрить электроды, вызывающие сокращения нужных мышц. Тем не менее, такой подход ограничивает круг насекомых, на которых ученые могут проводить эксперименты — подключаемое аппаратное обеспечение получается слишком громоздким и его могут использовать, как правило, только крупные насекомые, такие как бронзовки или американские тараканы.
В рамках проекта DragonflEye исследователи вместо прямого подключения электродов к мышцам решили использовать технику оптогенетики — активацию нужных нейронов с помощью света. Для проекта ученые разработали специальные тонкие оптроды (световоды), которые позволяют избирательно активировать отдельные нейроны, позволяя контролировать передвижение даже не очень «грузоподъемных» насекомых, в том числе стрекоз. При этом оптроды могут не только активировать нейроны, но и выступать в роли датчиков, регистрируя по световому излучению активность нейронов.
Прототип комплекта оборудования для насекомых-киборгов не включает в себя даже аккумулятор — вместо него для облегчения массы используется солнечная батарея, которая питает всю систему. Предполагается, что насекомое-киборг сможет летать в автономном режиме без дистанционного управления — в комплект оборудования входит только радиопередатчик, отправляющий собранные данные на базовую станцию.
На данном этапе исследователи только оптимизируют массу и эргономику «рюкзака» с аппаратным обеспечением, однако в будущем расчитывают на полноценное управление насекомыми и уменьшение габаритов системы, за счет объединения всех компонентов на одном чипе. Также ученым предстоит разработать управляющие алгоритмы и навигационную систему для автономного перемещения. В перспективе насекомые-киборги смогут выполнять различные задачи: сбор информации с помощью дополнительных датчиков, перенос небольших грузов или опыление растений.
Сама по себе идея создания киборгов из насекомых не нова. Например, с помощью нейромышечных электродов можно заставить бронзовку менять походку, а в 2013 году была даже коммерческая реализация идеи насекомых-киборгов — можно было заказать комплект оборудования для превращения таракана в радиоуправляемого Bluetooth-киборга.
Как развитие технологий позволило нащупать «топологическое решение» загадки шизофрении
Шизофрения — одна из самых загадочных и сложных болезней человека. Уже более ста лет ученые пытаются понять причины ее возникновения и найти ключ к терапии. Пока эти усилия не слишком успешны: до сих пор нет ни препаратов, которые могли ли бы ее по-настоящему лечить, ни даже твердого понимания того, какие молекулярные и клеточные механизмы ведут к ее развитию. О том, как ученые бьются с «загадкой шизофрении» мы уже неоднократно писали: сначала с точки зрения истории психиатрии, затем с позиции классической генетики (читателю, который действительно хочет вникнуть в суть проблемы, будет очень полезно сначала прочитать хотя бы последний текст). На этот раз наш рассказ будет посвящен новым молекулярно-биологическим методам исследования, которые появились в распоряжении ученых буквально в последние несколько лет. Несмотря на сырость методик и предварительность результатов, уже сейчас с их помощью получены важнейшие данные, впервые раскрывающие механизм шизофрении на молекулярном уровне.