Сегодня стало известно по присуждении Нобелевской премии 26-го года в области биологии и медицины.

Сегодня стало известно по присуждении Нобелевской премии 26-го года в области биологии и медицины.

Нобелевскую премию по физиологии и медицине получили Карл Дейссерот (Karl Deisseroth), Петер Хегеман (Peter Hegemann) и Георг Нагель (Georg Nagel) — «за открытия, касающиеся светоуправляемых ионных каналов и оптогенетики».
Я понятия не имел о чем идёт речь и естественно полез в ИИ.

Там сейчас будет длинный текст, но не ленитесь прочитайте, как не поленился я. Все это может иметь очень серьезные последствия для человечества. Как бы через 20-30 лет мы бы не стали марионетками, которые будут просто управлять нажатием кнопок. Не через пропоганду, не через соцсети, не наркотиками, а просто как играя на флейте.
Гамлет. Смотрите же, с какою грязью вы меня смешали. Вы собираетесь играть на мне. Вы приписываете себе знание моих клапанов. Вы уверены, что выжмете из меня голос моей тайны. Вы воображаете, будто все мои ноты снизу доверху вам открыты. А эта маленькая вещица нарочно приспособлена для игры, у нее чудный тон, и тем не менее вы не можете заставить ее говорить. Что ж вы думаете, со мной это легче, чем с флейтой? Объявите меня каким угодно инструментом, вы можете расстроить меня, но играть на мне нельзя.
Гамлет Гамлетович, уже почти можно
Итак: что пояснил ИИ- 1. Всё начинается с водоросли

Есть зелёная водоросль Chlamydomonas reinhardtii. У неё есть примитивный «глазок», позволяющий различать направление света и плыть туда, где условия для фотосинтеза лучше.

Петер Хегеман ещё в начале 1990-х изучал её электрическую реакцию на свет. Было понятно: свет каким-то образом практически мгновенно вызывает движение ионов через мембрану клетки. В 1991 году его группа описала связанные с родопсином светозависимые токи.

Главный вопрос был: какой именно белок это делает?

2. Нашли настоящий молекулярный «выключатель»

Хегеман и Георг Нагель вместе с коллегами нашли необычные родопсины.

В 2002 году была описана channelrhodopsin-1, а в 2003-м — особенно важный channelrhodopsin-2, ChR2.

Вот тут произошло принципиальное открытие.

Обычный родопсин глаза запускает довольно сложный каскад внутриклеточных реакций. А channelrhodopsin оказался гораздо проще:

фотон → белок открывается → через мембрану идут положительные ионы.

То есть это одновременно:

световой сенсор + ионный канал.

Никакой длинной цепочки посредников.

А ведь нейрон работает практически тем же языком: движение ионов через мембрану меняет её электрический потенциал и, если достигается порог, возникает потенциал действия.

Отсюда возникает почти фантастическая мысль:

А что, если вставить ген водоросли в нейрон — и заставить нейрон стрелять по команде света?

3. 2005 год — происходит главное

Карл Дейссерот в Стэнфорде вместе с Эдом Бойденом, Фэн Чжаном и коллегами взял ген ChR2 и заставил нейроны его экспрессировать.

После этого они посветили на клетки синим светом.

Нейроны начали генерировать потенциалы действия.

Причём не приблизительно и не через секунды, а с миллисекундной точностью — практически в естественном временном масштабе работы мозга. Работа вышла в Nature Neuroscience в 2005 году.

Вот это и стало рождением современной оптогенетики.

4. Почему это оказалось революцией

Представьте мозг мыши.

В одном кубическом миллиметре — огромное количество переплетённых нейронов. Электродом можно стимулировать эту область, но ток заденет множество разных клеток.

А теперь делаем иначе.

Берём ген ChR2 и с помощью генетической конструкции заставляем его появляться только, например, в дофаминовых нейронах.

Проводим в мозг тонкое оптоволокно.

Включаем синий свет.

И:

только выбранные нейроны начинают стрелять.

Другие клетки рядом остаются практически нетронутыми.

Позже появились и другие опсины, позволяющие не только включать, но и тормозить нейроны, использовать разные длины волн и управлять разными клеточными популяциями.

Получается настоящий пульт управления нейронной сетью.

5. И тут нейробиология изменилась принципиально

До этого часто было так: