Oczy wszystkich osób zebranych w sali wykładowej Marine Biological Laboratory w Woods Hole w USA skupiły się na ekranie, na którym dr George Augustine z Nanyang Technological University w Singapurze prezentował krótkie wideo. Przedstawiało mysz o ciemnym futerku, do której mózgu podłączono długi kabel światłowodowy. Początkowo gryzoń żwawo biegał po obszarze wyznaczonym mu przez naukowców. Gdy jednak przez kabel popłynął strumień światła, zachowanie myszy gwałtownie się zmieniło.

Szybkie ruchy przeszły w krótkie, urywane. Pojawiły się kłopoty z koordynacją. Jedna z przednich łapek zwisła bezwładnie. Mysz miała poważne trudności z przejściem choćby niewielkiego odcinka. Tak jakby nagle zapadła na zaawansowaną postać choroby Parkinsona. Wystarczyło jednak wyłączyć światło, by objawy ustąpiły. W ciągu sekundy mysz wracała do żywej bieganiny.

Te nagłe przemiany, które tak zdumiały zgromadzonych na wykładzie, to przykład za-stosowania jednej z najnowszych i najprężniej rozwijających się metod wpływania na układ nerwowy: optogenetyki. Wciąż jeszcze funkcjonuje ona głównie jako metoda do badań układu nerwowego u zwierząt laboratoryjnych, ale ostatnio zaczyna opuszczać mury instytutów naukowych. Uczeni liczą na to, że właśnie optogenetyka przyniesie ratunek ludziom chorym na nieuleczalne choroby układu nerwowego – przede wszystkim mózgu.

Dźwięk, który pobudza neurony

W 2008 r. dr William Tyler z Arizona State University odkrył, że ultra-dźwięki o starannie dobranej częstotliwości potrafią pobudzić komórki nerwowe. Zabieg jest nieinwazyjny – fale dźwiękowe bez problemu przenikają przez skórę i kości czaszki, podobnie jak przy badaniu USG.

Gdy o tym odkryciu dowiedział się dr Stuart Hameroff z University of Arizona, postanowił sprawdzić, czy ultradźwiękami można zmienić nastrój u ludzi. Zgodnie z wielowiekową tradycją, pierwszy eksperyment przeprowadził na sobie samym. Chwilę po tym, gdy jego mózg przeniknęły ultradźwięki, dr Hameroff stwierdził, że nic się nie dzieje. „Ale już minutę później poczułem się tak, jakbym wypił martini” – wspomina. Stan dobrego nastroju utrzymywał się przez ponad godzinę.

Testy na większej grupie pacjentów potwierdziły skuteczność ultradźwięków. Również dr Tyler wkrótce zaczął prowadzić badania z udziałem ludzi. W 2014 r. ogłosił, że po ultradźwiękowej stymulacji mózgu u pacjentów zmieniała się percepcja. Potrafili dokładniej odróżnić, czy dotknięto ich w jednym punkcie ciała, czy w dwóch. Naukowcy mają nadzieję, że ultradźwięki będzie można stosować w leczeniu depresji, zaburzeń czucia oraz innych chorób psychicznych i neurodegeneracyjnych.

Światłem w glona

Nawet najbardziej precyzyjne sposoby stymulacji mózgu za pomocą prądu, fal magnetycznych czy ultradźwięków podrażniają jednocześnie wiele dodatkowych neuronów. Tymczasem w mózgu często jest tak, że komórki położone tuż obok pełnią zupełnie inną funkcję. Wpływanie na ich pracę może prowadzić do powstania uciążliwych, a nawet niebezpiecznych skutków ubocznych.

Niestety, do niedawna nie było sposobu, by pobudzić lub zablokować tylko kilka lub na-wet jeden konkretny neuron. Taką władzę dała uczonym dopiero optogenetyka. Metodę tę wynaleziono w roku 2005. Na jej trop uczeni wpadli, badając... jednokomórkowe glony. Odkryli u nich wrażliwe na światło białko, które tworzyło jednocześnie kanał w błonie komórkowej. Pod wpływem promieni świetlnych otwierał się on, wpuszczając do środka komórki naładowane dodatnio cząsteczki (to tzw. kationy).