ოპტოგენეტიკა ნეირომოდულაციის ერთ-ერთი მეთოდია, რომელიც ნეირონების აქტივაციისა და დეაქტივაციისთვის სინათლეს იყენებს.

ოპტოგენეტიკური მეთოდები საკმაოდ პერსპექტიულია, ამ ტექნოლოგიის გამოყენებით მეცნიერებმა შეიძლება აღმოფხვრან პარალიზი, ან სურვილისამებრ გამორთონ და გააქტიურონ თავისა და ზურგის ტვინის კონკრეტული რეგიონები და შეაჩერონ ქრონიკული ტკივილი.

არიზონას უნივერსიტეტის ბიომედიცინის ინჟინერიის პროფესორი ფილიპ გუტრუფი ახლახან გამოქვეყნებული ერთ-ერთი კვლევის ავტორია, რომელშიც უსადენო, უელემენტო ოპტოელექტრონული სისტემებია განხილული, რომლებიც შეიძლება ადამიანის სხეულში ჩაინერგოს.

"ამ სისტემების შექმნით ჩვენ ვცდილობთ უკეთ გავიგოთ, თუ როგორ მუშაობს ტვინის თითოეული უბანი. ოპტოგენეტიკის უპირატესობა მაღალი სპეციფიკურობაა. თქვენ შეგიძლიათ სამიზნედ ნეირონების მხოლოდ პატარა ჯგუფი აიღოთ, შემდეგ კი გამოიკვლიოთ თუ რა ფუნქცია აქვს ამ ჯგუფს და რა ურთიერთობა აქვს მას ტვინის დანარჩენ უბნებთან", - აცხადებს გუტრუფი.

ამ მეთოდის გამოყენებისას მეცნიერებს ნეირონებში სპეციალური ცილები, ოფსინები შეჰყავთ, რომლებიც ნეირონში სინათლეს ელექტრონულ პოტენციალად გარდაქმნიან, შესაბამისად, როდესაც მეცნიერები ტვინის გარკვეულ უბანს სინათლეს მიანათებენ, ეს ოფსინის მქონე ნეირონების გააქტიურებას იწვევს.

თავდაპირველი ოპტოგენეტიკური კვლევებისას ადამიანების ტვინში სინათლის გაგზავნა ოპტიკურ-ბოჭკოვანი სადენებით ხდებოდა, რაც ნიშნავს, რომ ადამიანები სპეციალურ მოწყობილობაზე იყვნენ მიჯაჭვულნი. შემდეგ მეცნიერებმა უსადენო სისტემები შექმნეს, რაც ადამიანებს თავისუფლად გადაადგილების საშუალებას აძლევდა.

თუმცა მოსახერხებელი არც ასეთი უსადენო სისტემები იყო, რადგან მათი ფუნქცინირებისთვის თავზე დიდი და მოუხერხებელი მოწყობილობების დამაგრება იყო საჭირო და ის მხოლოდ ტვინის ერთი უბნის გააქტიურებას ახერხებდა. ასევე რთული იყო სინათლის ინტენსივობისა და სიხშირის ზუსტი კონტროლი.

"ამ კვლევით ჩვენ რამდენიმე მნიშვნელოვანი ნაბიჯი გადავდგით, შევქმენით მინიატურული მოწყობილობები, რომლებიც შეგვიძლია ადამიანებს კანის ქვეშ ჩავუნერგოთ. ახალ სისტემებში შესაძლებელია სინათლის ინტენსივობისა და სიხშირის ზუსტი კონტროლი. ასევე შესაძლებელია რამდენიმე იმპლანტის გამოყენება და ტვინის სხვადასხვა უბნების ერთდროული აქტივაცია", - აცხადებს გუტრუფი.

მეცნიერებმა იმპლანტირებულ ცხოველებს კომპიუტერული და მაგნიტურ რეზონანსული ტომოგრაფიაც გადაუღეს, რათა დადასტურებინათ, რომ იმპლანტები დიაგნოსტიკის ამ მეთოდზე გავლენას არ ახდენს.

სინათლის ინტენსივობის ცვალებადობის საშუალება უმნიშვნელოვანესია. ამის საშუალებით კონტროლდება თუ რა მანძილზე ვრცელდება სინათლე ტვინში - რაც უფრო კაშკაშაა სინათლე, ტვინის მით უფრო დიდ უბანს ააქტიურებს ის. სინათლის ინტენსივობის კონტროლით რეგულირდება სინათლის წყაროს მიერ გამოყოფილი სითბოც, რათა არ მოხდეს იმ ნეირონების შემთხვევითი აქტივაცია, რომლებიც სითბოზე რეაგირებენ.

უელემენტო და უსადენო იმპლანტს ენერგია სპეციალური ანტენების მიერ შექმნილი ცვალებადი მაგნიტური ველის საშუალებით მიეწოდება. აღსანიშნავია, რომ ახალი გაუმჯობესებული ანტენები ძველ მოდელებს ზომითა და წონით სულაც არ აღემატება. ახალ მოდელებში ასევე აღმოფხვრილია პრობლემა, რომლის დროსაც იმპლანტისთვის ენერგიის მისაწოდებლად გარკვეული ორიენტაციის შენარჩუნება იყო საჭირო. მაგალითად, თუ ადამიანი თავს გადახრიდა, იმპლანტისთვის მიწოდებული ენერგიის რაოდენობა მცირდებოდა.

"სისტემაში ორი ანტენაა გაერთიანებული, ისინი მონაცვლეობით აქტიურდება, რის შედეგადაც იმპლანტისთვის ენერგიის მიწოდება ნებისმიერი ორიენტაციისას არის შესაძლებელი. მომავალში, ამ ტექნოლოგიის საშუალებით უსადენო და უელემენტო ბიოლოგიური მოწყობილობების შექმნას შევძლებთ, რომელთა გამოცვლაც საჭირო აღარ იქნება", - აცხადებს გუტრუფი.

მოწყობილობების ჩანერგვა მარტივი პროცედურით ხდება და იმპლანტებს ორგანიზმზე არანაირი უარყოფითი გავლენა არ აქვთ. თანაც, მოწყობილობები დროთა განმავლობაში არ დეგრადირდება, ანუ მათი გამოცვლა საჭირო არ არის.

კვლევა ჟურნალ Nature Electronics-ში გამოქვეყნდა.