Биологи научились «включать» нейроны ультразвуком

Молекулярные биологи из Института Салка в Калифорнии разработали технологию, которая позволяет избирательно управлять активностью нейронов с помощью ультразвука. По аналогии с методом оптогенетики, где для той же задачи используется свет, авторы назвали свой метод соногенетикой. Работа опубликована в журналеNature Communications.

Метод основан на использовании для активации нейронов механорецепторов — трансмембранных белков, которые открываются для ионов при механическом воздействии, например, при растяжении клеточной мембранны, в которой они находятся. В оптогенетике аналогичную роль выполняют белки каналродопсины, которые реагируют на облучение светом. Открытие канала приводит к устремлению в клетку ионов кальция, деполяризации мембраны и, в конце концов, срабатыванию («активации») нейрона в форме серии спайков.

Для открытия механоцепторов авторы использовали ультразвук — примерно той же энергии, что применяется в медицинской диагностики. Ультразвук гораздо лучше света проникает в ткани, поэтому удаленную активацию нейронов в мозге потенциально можно проводить вообще без какой-либо хирургической операции (которая требуется в оптогенетике).

Экспериментальная установка для управления нейронами червей ультразвуком и наблюдения за их движением

Изображение: Stuart Ibsen, et al., Nature Communications, 2015, doi:10.1038/ncomms9264Однако разница между каналродопсинами и механорецепторами, как обнаружили авторы, еще и в том, что для активации механорецепторов недостаточно одного только ультразвукового облучения. Авторы новой работы обнаружили, что в качестве усилителя воздействия ультразвука можно использовать нанопузырьки воздуха в липидных мицеллах. Введенные в организм, они практически свободно распространяются по тканям, концентрируют на себе воздействие звуковых волн и позволяют активировать механорецепторы.

На данный момент ученые испытали технологию активации нейронов на круглых червях Caenorhabditis elegans, Авторы статьи наблюдали за активацией нервной системы с помощью флюоресцентных маркеров и управляли движением червя. Нервная система Caenorhabditis elegansхорошо изучена, и, как у всех нематод, содержит счетное число нейронов. Механорецептор, который использовался в работе (TRP-4), является собственным рецептором червей, но может быть довольно легко клонирован в любой эукариотический организм. Однако перенос технологии на более сложные и крупные организмы также потребует исследования механизма распостранения нанопузырьков в их тканях и проверки того, как они воздействуют на физиологию организма.

Источник: https://nplus1.ru/news/2015/09/15/soundgenetics

^30.05.2045

Стать расой бессмертных – главная эволюционно-историческая задача человечества в III тысячелетии

Имея мышление бессмертных, парадигму бессмертных в качестве мировоззренческой основы, такие люди обязательно реализуют подобные технологии, и мир радикально изменится. Эволюционная ветвь гомо сапиенс в очередной раз сделает крутой вираж и вынесет человечество к невообразимым высотам, туда, где раньше парили только избранные одиночки – бессмертные и боги.

Подробнее

^27.02.2018

Робот открыл холодильник и принес оттуда пиво

Немецкие разработчики научили гуманоидного робота-помощника TIAGo самостоятельно искать путь к холодильнику, открывать его и приносить пиво. Модульный суперкомпьютер NVIDIA Jetson TX2, служащий зрительным центром робота, позволил ему не только эффективно проложить путь, но и найти пиво запрошенной марки по этикетке.

Подробнее

^27.02.2018

В Швеции попытаются создать электронные копии умерших людей

Руководство крупной сети шведских похоронных бюро «Феникс» поставило перед собой амбициозную цель: попытаться создать максимально правдоподобные электронные копии усопших людей.

Подробнее

^26.02.2018

Учёные из США разработали искусственный аналог глаза

Новое изобретение представили учёные из Школы инженерных и прикладных наук при Гарвардском университете — они создали искусственный глаз, работающий по принципу человеческого.

Подробнее

^27.11.2017

Американцы занялись разработкой реактивных дронов для истребителей

Массачусетский технологический институт по заказу ВВС США занялся разработкой компактных реактивных беспилотных летательных аппаратов, которые можно было бы запускать со стандартного подвеса для ракет под крылом истребителя. Новая разработка получила название Firefly.

Подробнее

^21.11.2017

Toyota представила гуманоидного робота с экзоскелетным управлением

Компания Toyota представила гуманоидного робота T-HR3, управляемого с помощью экзоскелетного контроллера с шлемом виртуальной реальности. Система позволяет оператору управлять движениями робота на месте или передвигать его, а также чувствовать отдачу при взаимодействии с объектами.

Подробнее

^17.11.2017

Человекоподобный робот научился делать сальто

Специалисты Boston Dynamics научили прямоходящего робота Atlas выполнять сальто. Ролик с демонстрацией его новых способностей опубликован на YouTube-канале компании.

Подробнее

^27.10.2017

Робот-спасатель от Honda: пять «глаз» и 33 степени подвижности

На Конференции по робототехнике в Ванкувере компания Honda представила прототип робота-спасателя E2-DR. У новинки 33 степени подвижности, пять «глаз» и защищенный от пыли и влаги корпус.

Подробнее

^03.10.2017

Toyota представила автомобиль-робот, в салоне которого сразу 2 водительских места

Казалось бы, суть самоуправляемых автомобилей заключается в том, чтобы максимально обеспечить удобство пассажиров и «убрать» из салона водителя, доверив контроль за ситуацией роботу. Вроде бы логичное решение, но вот автоконцерн Toyota думает иначе. Недавно они представили крайне продвинутую версию самоуправляемого авто. Только вот водительских мест в нем аж целых два.

Подробнее

^03.10.2017

RHP2 - гуманоидный робот, созданный для того, чтобы падать, подниматься и снова падать

Исследователи-робототехники во всем мире тратят безумно большое количество времени и усилий для того, чтобы предотвратить или уменьшить вероятность падения создаваемых ими роботов.

Подробнее

^02.10.2017

Мифы и факты о сверхумном искусственном интеллекте

Станет ли искусственный интеллект лучшим изобретением человечества или же, наоборот, его худшей ошибкой?

Подробнее

/ мнения экспертов и членов инициативной группы

Елена Владимировна
ТерёшинаЧлен инициативной группы
Доктор биологических наук, заведующая лабораторией липидного обмена РНИИ геронтологии
«И не нужно бояться. Проект по созданию носителя для бессмертного разума очень нужен. Конечно, природа рождает умных, талантливых, гениальных людей, но они смертны. Человечество выходит из этого положения — создает книги. И знания так или иначе передаются потомкам. А представьте, гений будет работать вечно!..»
Александр Александрович
БолонкинЧлен инициативной группы
Доктор технических наук, профессор
«Искусственное механическое тело будет обладать огромной силой и переносить экстремальные внешние условия: высокие температуры, давление, радиацию, космос...»
Лев Александрович
Станкевич
Доцент, кандидат технических наук, профессор кафедры САиУ
Первый этап решения проблем бессмертия человека имеет своей главной целью создание нейроуправляемого аватара – гуманоидного робота с человекоподобным скелетом, набором технических мышц и сенсоров.
Борис Карпович
Гаврилюк
Доктор медицинских наук, профессор, заведующий лабораторией роста клеток и тканей Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН
«Для кожи киборга нужно просто сделать систему питания. А вообще... мы ведь несложно устроены! Есть всего несколько систем: кровеносная разносит кислород и питательные вещества, выделительная выводит отходы. Остальное — рабочие органы. Вначале можно сделать простейший живой организм. А потом более сложные системы...»
Андрей Юрьевич
Пальянов
Кандидат физико-математических наук, координатор международного проекта OpenWorm с российской стороны, научный сотрудник лаборатории Моделирования сложных систем ИСИ СО РАН им. А.П. Ершова
«...Когда мы разгадаем червя – мы поймем жизнь...»
Виктор Юрьевич
Аргонов
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник ТОИ ДВО РАН, композитор, философ
«Я думаю, что прежде, чем начать радикальную киборгизацию мозга, необходимо найти нейрокоррелят сознания. Имеет ли он физическую или чисто информационную природу в форме нейросигналов? Есть ли группа нейронов, которая непосредственно ответственна за сознание? Или, может быть, сознание порождается еще более мелкими объектами внутри нейронов...»
Владимир Григорьевич
ЯхноЧлен инициативной группы
Доктор физико-математических наук, профессор, руководитель группы автоволновых процессов, заведующий лабораторией Института прикладной физики РАН
«Думаю, что именно понимание закономерностей в иерархии механизмов управления живыми системами позволит создать основу для производства эффективно работающих искусственных органов и имитаций тел человека.»
Барри
Родриг
Международный координатор Ассоциации Всемирной Истории, сопредседатель Оргкомитета GF2045
«Инновации нужно направить на экологическое равновесие видов и разрушение неорганической среды обитания. Нужно найти альтернативы войне и оружейной промышленности. То есть инновация – это процесс, который должен быть применен ко всему существующему...»
Сергей Дмитриевич
ВарфоломеевЧлен инициативной группы
Доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой химической энзимологии МГУ, член-корреспондент Российской Академии наук, директор Института биохимической физики РАН
«Нужно иметь электронный вариант мозга. Физический мозг, на мой взгляд, не может являться предметом интереса, так как он очень субтилен. Но вот создание электронного аналога с полным рецепторным оснащением, которое имело бы ту же историю, стимулы, мотивации, — это может оказаться очень интересно...»
Александр Владимирович
Кудрявцев
Мастер ТРИЗ, вице-президент Международной ассоциации ТРИЗ, ректор Московского общественного института технического творчества
«Развитие технической цивилизации в конечном счете приведет к полной автономии человека от внешних обстоятельств. Техника свернется как тонкая пленка, как некая субстанция, пронизывающая человека...»
Марат Семенович
Гафитулин
Разработчик инновационных технологий, изобретатель, мастер ТРИЗ (теория решения изобретательских задач), кандидат педагогических наук
«...В моем понимании слияние человека и машины началось сразу же, как только человек целенаправленно взял в руки предмет своего труда».
Андерс
Сандберг
Футуролог, трансгуманист, писатель, член Исследовательского общества Джеймса Мартина в Институте будущего человечества в Оксфордском университете
«Я, определенно, захотел бы перенести свой разум в искусственное тело, если бы для этого существовала достаточно безопасная технология...»
Павел Олегович
Лукша
Профессор практики Московской школы управления СКОЛКОВО, к.э.н., партнер группы "Метавер"
«Развитие интерфейсов позволяет принципиально по-другому взаимодействовать не только с локальным пространством, но и с глобальным пространством, т.е. продолжая «мозг – компьютер – Сеть», мы можем получать системы принципиально нового способа организации».
Михаил Юрьевич
ЯблоковЧлен инициативной группы
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории термостойких термопластов ИСПМ РАН, создатель наносенсорной нейроподобной системы «Электронный нос»
«При создании искусственного человека к робото-техническому направлению, которое сейчас преобладает, надо добавить эмоциональное. На самом деле, эта идея комплексная, она витает в воздухе...»
Вячеслав Евгеньевич
РябининЧлен инициативной группы
Доктор биологических наук, профессор, изобретатель аппарата «Биоискусственная печень»
«Вся тенденция развития науки показывает: то, что мы считали невозможным, становится возможным. Кто мог представить, что руки и ноги начнут ходить под влиянием соответствующих импульсов? Прогресс движется не в арифметической, а в геометрической прогрессии...»