Биологи научились создавать ложные воспоминания при помощи лазера

Биологи научились создавать ложные воспоминания при помощи лазера. Искусственно стимулируя нейроны в мозгу у мух в ответ на определенный стимул, ученые смогли выяснить, какие из них участвуют в процессе запоминания. Работа авторов принята к публикации в журнал Cell. Коротко об исследовании пишет портал ScienceNOW.

Исследователи, работающие с насекомыми, достаточно давно установили, что процесс обучения у мух связан с работой грибовидных тел - парных структур, присутствующих в мозгу членистоногих. Одним из ключевых процессов для запоминания оказалась выработка дофамина нейронами грибовидных тел. Авторы новой работы решили проверить, возможно ли создать у мух воспоминания о чем-либо только воздействием на эти нейроны.

В первой серии экспериментов ученые показали, что мухи способны научиться избегать определенного запаха. Исследователи помещали насекомых в камеру, куда подавались струи двух веществ с различными ароматами. Когда муха влетала в одну из струй, она получала небольшой электрический разряд, вызывавший болевые ощущения. Со временем мухи влетали в зону опасного запаха на 30 процентов реже, чем в зону второго аромата.

На второй стадии опыта ученые создали генетически модифицированных мух, у которых дофамин в нейронах грибовидных тел вырабатывался только под воздействием вспышки света. Подробности внесенных учеными изменений приводит New Scientist. Клетки таких мух синтезировали особый мембранный белок, который заставлял нейроны вырабатывать дофамин при связывании с молекулой АТФ (аденозинтрифосфат). АТФ является основным источником энергии для протекания биохимических процессов в живых системах. Обычно "работа" АТФ никак не связана с воздействием света, однако в ходе эксперимента исследователи "помещали" в определенные нейроны мух АТФ, активизирующийся только при облучении мух лазерным лучом.

Исследователи добавляли светочувствительные молекулы АТФ в различные нейроны грибовидных тел генетически модифицированных мух. Затем насекомых помещали в ту же экспериментальную камеру, однако при пролете сквозь опасную зону вместо электрического разряда на мух попадал лазерный луч. Те мухи, у которых модифицированный АТФ был добавлен к определенным 12 нейронам, стали избегать "неправильного" запаха практически с той же частотой, что и мухи их первого опыта.

Как утверждают авторы исследования, полученные результаты доказывают, что стимуляция именно этих нейронов привела к появлению ложных воспоминаний о боли при пролете сквозь опасную зону. В ближайшее время ученые намерены повторить эксперименты на мышах. Новая работа вызвала положительные отзывы многих специалистов. Однако некоторые из коллег авторов исследования считают, что его результаты неоднозначны. Критики указывают, что в работе была показана способность небольшой группы нейронов стимулировать запоминание, но не было показано, что они работают при нормальном процессе обучения.

Исследователи научили мышей играть в Quake

Исследователи разработали способ считывать активность нейронов в мозгу бегущих мышей. В новом методе задействована технология, использованная при разработке компьютерной игры Quake. Работа ученых опубликована в журнале Nature. Коротко эксперимент описан в журнале Wired.

Изучение активности нейронов во время движения животного является весьма нетривиальной задачей. Датчики, размещенные снаружи черепа, позволяют получить лишь общее представление о работе нервных клеток. Для того чтобы узнать, как активируются отдельные нейроны, необходимо проводить измерения непосредственно в мозгу. Такие измерения невозможно осуществить у бегущего животного, в частности, из-за высокой вероятности повреждений.

Новая технология позволяет помещать датчики внутрь полушарий бегущей мыши и при этом считывать активность нейронов в гиппокампе. Голова животного помещается в металлический шлем, который прочно закрепляется в специальных держателях. Сама мышь стоит на шаре, который "плавает" на воздушной подушке. Животное может бежать по шару в разных направлениях и при этом оставаться неподвижным. Расположенные рядом с шаром сенсоры улавливают, в какую сторону пытается бежать мышь.

Перед этой установкой находится экран, на котором виден виртуальный лабиринт. Выбирая то или иное направление движения на шаре, мышь может проходить по коридорам лабиринта. После того как зверь добирался до конца коридора, он получал вознаграждение. Для создания лабиринта ученые использовали исходный код движка игры Quake 2.

Полученные при помощи новой установки результаты подтвердили одну из моделей, объясняющих особенности активации нейронов у движущихся животных. Оказалось, что нервные клетки возбуждаются в определенном ритме. Анализируя его, можно сказать, где в конкретный момент времени находится мышь.

В начале года другой коллектив исследователей опубликовал работу, в которой был описан метод определения местоположения человека при движении в виртуальной комнате по активности его мозга. Ученые измеряли изменения кровотока в определенной области гиппокампа.