Теплые наночастицы стимулируют мозг

18.03.2015

Наночастицы, разогретые магнитным полем, могут заменить обычные мозговые имплантаты с электродами и внешними источниками питания.

Многие слышали про методы транскраниальной стимуляции мозга, когда на ту или иную зону коры полушарий без какого-либо хирургического вмешательства воздействуют магнитным полем или слабым электрическим током. В прошлом году в Science была опубликована статья, где говорилось, что с помощью внешнего магнитного поля можно улучшить память, а в 2013 году исследователи из Университета Бен-Гуриона сумели с его помощью избавить нескольких курильщиков от их вредной привычки - по крайней мере, на полгода.

Но чисто транскраниальные методы не отличаются высокой специфичностью. С другой стороны, существуют инвазивные способы, когда мы имплантируем в мозг электроды, которые избирательно действуют на определенные группы клеток. С помощью таких электродов можно, к примеру, подавить мышечный тремор у больных синдромом Паркинсона, однако неудобства такого метода очевидны: хирургическое вмешательство плюс необходимость внешнего источника питания.

Полина Аникеева из Массачусетского технологического института и сотрудники ее лаборатории разработали остроумный метод, который позволяет обойтись без постоянного мозгового имплантата и при этом обеспечивает специфичность стимуляции. Суть его в том, что в мозг вводятся наночастицы из оксида железа, которые не несут никаких лекарств, однако могут нагреваться в магнитном поле. Нагревшись, они стимулируют рецепторы капсаицина на клеточных мембранах. Капсаицин - алкалоид, обеспечивающий жгучий вкус стручковому перцу, рецепторные белки к нему (TRPV1) есть у разных клеток, в том числе и у некоторых нейронов головного мозга. Однако в случае отсутствия рецепторов можно генноинженерными способами заставить клетку их синтезировать - что и было сделано в данном случае.

Белки, чувствительные к капсаицину, реагируют на нагретые наночастицы и открывают ионный канал в мембране, в результате клетка возбуждается и генерирует импульс. Обычно такие горячие наночастицы рассматривают как противоопухолевое средство, позволяющее убивать раковые клетки, однако на сей раз исследователи были заинтересованы как раз в том, чтобы просто возбуждать клетки, не убивая их. Отрегулировав силу магнитного поля, можно добиться нужной температуры частиц и нужного эффекта. Сами они, будучи химически полностью инертными по отношению к живой ткани, могут довольно долго оставаться там, куда их ввели. Как пишут авторы работы в своей статье в Science, их метод позволил в течение месяца стимулировать у мышей область среднего мозга, называемую вентральную областью покрышки (которая, к слову, вовлечена в систему подкрепления и участвует в формировании наркотической зависимости).

В будущем наночастицы с магнитным полем можно использовать как беспроводной и "долгоиграющий" стимулятор нейронов, который позволял бы решать самые разные исследовательские и медицинские задачи. Разумеется, до практического применения здесь еще далеко, однако у нас есть принципиальное доказательство того, что такой метод возможен и работает - а это уже немало.

<< Назад: Тараканы-киборги 19.03.2015

>> Вперед: TCA9554 - расширитель цифровых портов для шины I2C 18.03.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Сумерки Вселенной 03.01.2004 Во Вселенной становится все темнее. Гаснет старых звезд больше, чем рождается новых. Английские астрономы из университета Эдинбурга вместе со своими коллегами из университета Пенсильвании (США) опубликовали исследование, из которого вытекает, что в мире звезд господствует демографический кризис. Число новообразующихся звезд падает уже шесть миллиардов лет. Астрофизики пришли к этому выводу, обследовав 400 тысяч галактик.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025