Технологии

Американские нейробиологи разработали сверхлегкое беспроводное устройство, позволяющее впервые отслеживать и корректировать активность мозга животных в их естественной среде обитания. Прибор весит менее двух граммов, крепится на голове животного и дает возможность изучать поведение диких особей без лабораторных ограничений.

Исследователи из Корнеллского университета (США) решили фундаментальную проблему нейробиологии. Раньше ученым приходилось выбирать: либо фиксировать точные сигналы мозга в лаборатории, где движения животного ограничены проводами и громоздкими приборами, либо наблюдать за естественным поведением диких животных, но без доступа к процессам в их голове. Созданное устройство WILD (Wireless, Interactive, Lightweight Datalogger) объединило оба этих подхода. Результаты его первых испытаний опубликовали в журнале Nature Methods.

Прибор весом всего 1,5 грамма защищен от влаги и содержит мощную электронную начинку: 64-канальный усилитель нейронных сигналов, микрокамеру для отслеживания движения глаз, датчики положения в пространстве, ультразвуковой микрофон и модуль Bluetooth. WILD питается от микробатарейки, обеспечивая непрерывную запись до девяти часов, а в режиме энергосбережения во время сна животного — значительно дольше.

Главная особенность системы — двухсторонняя связь: прибор не просто записывает активность нейронов, но может мгновенно отправлять в мозг точечный электрический или световой импульс, когда животное выполняет конкретное действие (например, заходит в незнакомую нору или реагирует на хищника). Это позволяет ученым на лету проверять, какие именно группы клеток управляют принятием решений.

Во время полевых испытаний на открытом полигоне к северу от университетского кемпуса нейробиологи в течение двух недель непрерывно следили за группами мышей. Ученым впервые удалось зафиксировать работу «клеток места» — нейронов, отвечающих за ориентацию в пространстве и построение внутренней карты местности — в условиях дикой природы. Выяснилось, что на воле эти клетки работают отчасти похоже на лабораторные модели, но демонстрируют куда более сложные и динамичные паттерны активности.

Авторы исследования сделали всю документацию и чертежи устройства открытыми для научного сообщества. Коллеги уже адаптируют прибор для изучения птиц, летучих мышей и обезьян.