В течение многих лет нейробиологи хотели понять, как поведение и когнитивная деятельность связаны с активностью нейронных цепей. Для исследования этих вопросов, ученые первоначально использовали затратные по времени фармакологические и неточные методы электростимуляции для контроля активности нейронов. Однако, при наличии различных классов нейронов, сообщающихся через обширные, сложные сети и быстрые электрические сигналы, необходимо идентифицировать метод с высоким пространственным и высоким временным разрешением для точного управления отдельными нейронами и причинно-следственной декодировки функции активности нейронных цепей.

Инженеры из Северо-Западного университета в США впервые запрограммировали мышей в реальном времени так, чтобы те начали общаться друг с другом.

Это стало возможно благодаря последним технологическим достижениям, прежде всего в оптогенетике (управлении нейронами с помощью света). Подобный эксперимент был невозможен до изобретения беспроводных мозговых имплантатов, которые не ограничивают движения животных и позволяют учёным наблюдать за их естественным поведением в лабораторных условиях.

Тонкий и гибкий беспроводной имплантат позволяет животному выглядеть "нормально" и свободно передвигаться. До этого для проведения оптогенетических исследований требовался волоконно-оптический кабель, который ограничивал перемещения мышей, мог запутаться и всячески мешал изучению естественного поведения животных.

В 2005 году оптогенетика стала новым словом в неврологии и нейропсихологии. Она позволяет изучать работу отдельных нейронов или групп нейронов с беспрецедентной точностью. Для этого исследователи изменяют нейроны живых мышей так, чтобы в них началась экспрессия модифицированного гена светочувствительных водорослей. Это позволяет учёным использовать внешний источник света, чтобы контролировать мозговую активность животного.

Устройство, которое позволило учёным совершить прорыв в оптогенетических исследованиях, крепится на внешней поверхности черепа животного. Тонкое (толщиной всего в полмиллиметра) устройство крепится к гибкому нитевидному зонду со светодиодом на конце, который проникает прямиком в мозг через крохотное отверстие в черепе.

В устройстве применяются протоколы NFC, те же самые, что позволяют проводить бесконтактные платежи со смартфона. Это позволяет исследователям удалённо управлять лучом света с помощью специального компьютерного интерфейса.

Тяжёлую и громоздкую батарею этому устройству заменила антенна, подающая питание в пределах вольера с животными.

Источник : ( https://azimp-micro.ru/services/optogenetika/optogeneticheskaya-stimulyatsiya/chto-takoe-optogenetika/ ), ( https://www.vesti.ru/nauka/article/2560686?fbclid=IwAR1KjcB09YCTuqsq9cVdOUANJVaPM4mIBeMAPHs81qQtcbbvy3SqVDJQuSo )