Предлагая высокоточное управление нейронными цепями, оптогенетике мешает необходимость имплантировать оптоволоконные волноводы, чтобы доставлять фотоны к нейронам мозга, созданным с помощью генной инженерии. В отличие от лазерного света, рентгеновские лучи свободно проходят биологические барьеры. Здесь мы показываем, что радиолюминесцентные наночастицы Gd 2 (WO 4 ) 3 : Eu, которые поглощают внешнюю энергию рентгеновских лучей, а затем преобразовывают ее в оптические фотоны с длинами волн ∼610 нм, могут быть использованы для транскраниальной стимуляции кортикальных нейронов, экспрессирующих красный цвет. сдвинут на ∼590–630 нм канал родопсина ReaChR, тем самым способствуя оптогенетическому нервному контролю практической реализации минимально инвазивной беспроводной стимуляции глубокого мозга.

Выполнен наукометрический и патентный анализ нового перспективного научного направления «оптогенетика» с использованием библиометрических баз данных Web Of Science и Scopus, а также таких аналитических продуктов, как Essential Science IndicatorsSM (ESI), SciVal Spotlight, Orbit. Установлена сложившаяся на сегодняшний день структура научных коллективов — драйверов развития разработок в этой области. Предложен план мероприятий по развитию оптогенетики в России с учетом страновых возможностей.

Физик Алексей Желтиков об оптическом волокне, проблеме измерений в глубоких областях мозга и формировании искусственных каналов на поверхности мембраны

Профессор Эрнан Лопез-Шиер о регенерации нейронов с помощью света и новых направлениях в оптохимии

Оптогенетика — методика исследования работы нервных клеток, заключающаяся во внедрении в их мембрану специальных каналов — опсинов, реагирующих на возбуждение светом. Для экспрессии каналов используются методы генной инженерии, для последующей активации либо ингибирования нейронов и сетей используются лазеры,оптоволокно и другая оптическая аппаратура.

Мозг состоит из миллиардов клеток — нейронов, организованных в сложные сети. Следить за работой отдельных групп нейронов трудно, ещё сложнее ими управлять. Однако около десяти лет назад у исследователей появился уникальный инструмент для изучения нервных клеток. Теперь включать или выключать нейроны можно, просто направив на них луч света, причём прямо в мозге. Метод, «осветивший» в последние годы изучение мозга, называют оптогенетикой. Подробнее см.: https://www.nkj.ru/archive/articles/25571/ (Наука и жизнь, Оптогенетика: самые светлые мысли)

Аналитический доклад