Современная электроника №3/2024

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 18 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 3 / 2024 щьюэлектронного устройства ( рис . 1) воз - действие на грызунов стали осуществлять дистанционно беспроводным способом . Вновомформате удобнее наблюдать соци - альные взаимодействия грызунов как в группах , так и индивидуально . Эффект достигнут с помощью двух платформ с возможностью програм - мирования пользователем в реальном времени для нескольких независимых источников света , в конструкциях с кре - плением на голове и на спине . По мере того как мыши двигались , исследователи воздействовали на них разными импуль - сами . Так изучают естественное поведе - ние животных , связанное с физическим ограничением передвижения ( клетка ). Профессор - исследователь молеку - лярной биологии Джон Роджерс , полу - чивший недавно престижную премию по совокупности результатов иссле - дований , отзывается об инновацион - ном методе так : « Мозговая активность у изолированных животных интерес - на , но выход за рамки исследований отдельных людей к изучению слож - ных , социально взаимодействующих групп является одним из самых важных и захватывающих направлений в нейро - биологии . Теперь у нас есть технология для исследования того , как формируют - ся и разрываются связи между людьми в этих группах , и для изучения того , как в результате этих взаимодействий возни - кают социальные иерархии » [2]. Джон Роджерс , Ph.D в областиматери - аловедения , биомедицинской инжене - рии и нейрохирургии , награждён Сове - томНациональной академиинаук США престижной премиейДжеймса 2022 года в области интеграции науки и техноло - гий . Премия Джеймса присуждается за выдающийся вклад , сделанный учёными , разрабатывающимиметодыиз смежных областей наук для решения актуальной современной проблемы , не поддающей - ся решениюс точки зрения одной только прикладной дисциплины . Исследование « Беспроводные многосторонние устрой - ства для оптогенетических исследований индивидуального и социального поведе - ния » поддержано Национальным науч - ным фондом и национальными инсти - тутами здравоохранения США . Описание эксперимента Чтобы подтвердить принцип техно - логии Д . Роджерса , Е . Козоровицкий с коллегами разработали эксперимент по изучению оптогенетического подхода к дистанционному управлению социаль - ными взаимодействиями между пара - ми или группами мышей . Когда мыши находились рядом друг с другом в зам - кнутом пространстве ( клетка размера - ми 1×1 м ), по беспроводной сети , управ - ляющей имплантатом , исследователи синхронно активировали набор нейро - нов в области мозга , связанной с испол - нительной функцией высшего поряд - ка , заставляя их увеличивать частоту и продолжительность социальных взаи - модействий . Это иллюстрирует рис . 2. При воздействии через вживлённый зонд - волновод одинаковой частотой 5 Гц действия грызунов были синхронны . Стимуляция разными частотами вызы - вает эффект десинхронизации у той же пары мышей . Это иллюстрирует рис . 3. Так , в групповом формате исследо - ватели смогли заставить произволь - но выбранную пару грызунов взаи - модействовать больше , чем другие . Это подтверждение верности гипо - тезы о нейронной синхронности в социальном поведении . Кроме того , возникли перспективы продолжения исследования зависимости поведе - ния испытуемых живых организмов от частоты световых импульсов . При воздействии с разными частотами ( отличие в 5 раз ) грызуны вели себя неодинаково . Параллельно проводят - ся исследования зависимости актив - ности поведения грызунов от силы и частоты электромагнитных импульсов малого тока , приводящих к миниви - брации имплантата . Но это уже дру - гой эксперимент в нейробиологии . Перспективы электроники в связи с нейробиологией Инженерные исследования опто - электронных и тепловых свойств электронного имплантата опреде - ляют перспективные возможно - сти и конструктивные особенности дальнейших разработок , подчёрки - вая возможности программируе - мости беспроводных оптогенетиче - ских платформ в реальном времени . Имплантируемые миниатюрные устройства с беспроводным управ - лением и интегрированными в них датчиками пульса , давления , темпе - ратуры живого организма представ - ляют привлекательный набор атрибу - тов для будущих исследований . Ведь ранее были объективные технические ограничения , несовместимые с тради - ционными оптоволоконными подхо - дами или имплантатами с питанием от батарей или аккумуляторов . Дру - гая перспектива описанного метода в возможностях – влиять на поведе - ние крупных млекопитающих , одним из видов которых является человек разумный . Ещё одно перспективное направление исследований – оптоге - нетику – в сочетании с электронны - ми разработками можно применять для лечения слепоты и даже парали - ча конечностей . Литература 1. Кашкаров А . П . Новейшие разработки в области медицинской электроники для борьбы с вирусом и не только // Совре - менная электроника . 2022. № 3. С . 8. 2. Вестник Северо - западного университе - та , Иллинойс . Имплантированное бес - проводное устройство для оптогенети - ческих исследований индивидуально - го поведения мышей . // URL: https:// news.northwestern.edu/stories/2021/05/ implanted-wireless-device-triggers-mice-to- form-instant-bond/. 3. Wireless multilateral devices for optogenetic studies of individual and social behaviors. Nature Neuroscience. // URL: https://www.nature.com/articles/s41593- 021-00849-x. 4. Bassett D.S. & Sporns O. Network neuroscience. Nat. Neurosci. 20, pp. 353– 364 (2017). 5. Klapoetke N.C. et al. Independent optical excitation of distinct neural populations. Nat. Methods 11, pp. 338–346 (2014). Рис . 3. Воздействие световыми импульсами с разными частотами – 5 Гц и 25 Гц