Как управлять мухой с помощью смартфона

Немецкие биологи создали приложение для Android, с помощью которого можно управлять модифицированными нейронами и поведением плодовых мушек. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Как управлять мухой с помощью смартфона

Миллиарды клеток мозга объединены синапсами в причудливые неповторяющиеся узоры. Увидеть, как работают отдельные нейроны непросто, а управлять ими и того сложнее. Это стало возможным в начале XXI века: именно тогда, в 2005 году, появилась оптогенетика — метод, проливший свет на жизнь отдельных нервных клеток. Методика состоит во внедрении в мембрану нейронов специальных светочувствительных белков-каналов. При воздействии света нейроны с такими каналами активируются и генерируют потенциалы действия, влияющие на поведение живого существа.

Для такого воздействия нужны источники света, передающие точные сигналы. Однако применяемое сейчас оборудование сложное и громоздкое. Поэтому учёные решили управлять нейронами с помощью обычного смартфона Honor 8, написав приложение, которое теперь доступно на GitHub.

Приложение позволяет пользователю выбрать цвет и последовательность свечения, а также создавать геометрические узоры, задавая для них направление движения и скорость.

Испытуемыми стали личинки плодовых мушек (Drosophila melanogaster) с модифицированными нейронами. Личинок поместили на лист полимера из агара толщиной 1 мм, который закрепили внутри алюминиевой камеры на дисплее смартфона.

Сперва личинок освещали красным, зелёным, синим и белым светом, каждый из которых прерывался темнотой, чтобы они могли расслабиться и отдохнуть. В ответ на сигналы личинки меняли скорость движений: то замирали, то вновь становились активными.

Затем личинок стали стимулировать не просто светом, им включили полноценное «мушиное» кино — ведь приложение позволяет создать разнообразный видеоряд из фигур. Так, с помощью геометрических узоров, исследователи заключили личинок в тюрьму — оптический лабиринт, который состоял из чёрного «туннеля», окружённого белым светом. Из 11 личинок, примерно на 20 минут помещённых в лабиринт, 10 не покидали его всё время.

Исследователи полагают, что оптогенетика с применением смартфонов поможет изучать и другие мелкие виды, такие как Chlamydomonas reinhardtii, C. elegans и данио рерио. Для воздействия на более крупных животных вместо смартфонов можно будет использовать дисплеи планшетов.

Простота настройки и доступность делают метод идеальным для применения в учебных лабораториях. Своё первое испытание исследователи провели на курсе нейробиологии в Лейпцигском университете. Студентам удалось повторить результаты с помощью других моделей смартфонов: Xiaomi Mi 4i, Sony Xperia Z5 и Motorola Moto G.

Текст: Вера Васильева

Ссылка на источник

Просмотров
Всего:
2 065 | За месяц: 0 | За неделю: 0 | За сутки: 0