Всего 12 лет назад, в 2005 году, сложилась в отдельное исследовательское направление - Оптогенетика, но она уже даёт результаты. Эта методика применяется для исследования работы нервных клеток, путём внедрения в их мембрану специальных каналов — опсинов, которые реагируют на возбуждение светом. Для экспрессии каналов применяются методы генной инженерии, а для последующей активации (либо ингибирования) нейронов и их сетей используются лазеры, оптоволокно и другую подходящую оптическую аппаратуру.

Преимущество оптогенетических методов изучения нейронных сетей и воздействия на них перед, скажем, традиционными электрофизиологическими состоит в том, что появляется возможность высокоселективной активации либо подавления конкретных нейронных связей. Предполагется, что подобная селективность откроет новые возможности в терапии таких заболеваний, как болезни Паркинсона и Альцгеймера, депрессии, тревожности, эпилепсии и многих других.

Основателем оптогенетики является американский нейробиолог российского происхождения Борис Земельман.

Болезнь Альцгеймера (сенильная деменция альцгеймеровского типа) — наиболее распространённая форма деменции, нейродегенеративное заболевание, впервые описанное в 1907 году немецким психиатром Алоисом Альцгеймером. Как правило, она обнаруживается у людей старше 65 лет, но существует, хоть и считается редкой формой, и ранняя болезнь Альцгеймера.

Мозг пожилого человека в норме (слева) и при патологии, вызванной болезнью Альцгеймера (справа), с указанием отличий.

Проведённый эксперимент показал, что потерянные воспоминания можно вернуть. Исследование проводилось с использованием мышей, специально для него выведенных методами генной инженерии. Были созданы две генетические линии таких мышей: здоровые животные и мыши, склонные к развитию нейродегенеративных заболеваний.

Нейроны их мозга подсвечивались:

1. жёлтым — в процессе формирования нового воспоминания;

2. красным — в моменты «вызова» этого воспоминания.

Для понимания того, как именно воспроизводятся воспоминания у мышей разных линий, был поставлен следующий эксперимент:

животные в качестве стимула получали резкий запах лимона, а затем — слабый удар током. После этого на неделю мышей оставляли в покое. По прошествии этой недели животных снова стимулировали лимонным ароматизатором. Мыши «здоровой» линии замирали в ожидании удара током. Подверженные заболеваниям животные проявляли в два раза меньшую реакцию на стимул, а некоторые и вовсе успевали забыть о связи запаха и тока.

У здоровых мышей нейроны-индикаторы, светившиеся красным и жёлтым цветами, находились близко друг к другу, иногда пересекаясь. При вызове воспоминания были активны те же нейроны, что и при запоминании. У больных же мышей красные и жёлтые клетки могли значительно различаться. Это привело учёных к выводу о том, что в ответ на стимул животные получали ложное воспоминание (либо же вообще ничего не запоминали, не связывая эти события между собой). При этом нужно понимать, что мозг запоминает практически всё, просто теряется возможность стимулирования необходимых участков, чтобы вспомнить.

Для того, чтобы вызвать верную реакцию у мышей с нарушениями памяти, в клетки их мозга методами генной инженерии были внедрены опсины. Клетки, «хранящие» необходимые воспоминания, стимулировали лазером. Вернувшиеся воспоминания больше не пропадали. Этот результат даёт серьёзную надежду людям с болезнью Альцгеймера, так как стало ясно, что воспоминания не уничтожаются ей безвозвратно. К сожалению, на людях данную методику на сегодняшний день применить невозможно, однако в качестве развития технологии, авторы исследования предполагают появление лекарств, стимулирующих необходимые нейроны. Но для начала требуется понять, насколько схожи механизмы развития нейродегенеративных заболеваний у людей и мышей, так как сегодня уже установлено, что у грызунов болезнь Альцгеймера затрагивает гораздо меньше клеток мозга.