Нервная система, которая управляет практически всеми процессами, происходящими в нашем организме, сконструирована идеально, но иногда и в ней происходят сбои. К целому ряду различных нарушений могут приводить как поломки в ДНК, так и несчастные случаи, пожилой возраст и даже скудное питание. Иногда помогает медикаментозная терапия, но не все патологии поддаются коррекции. И в любом случае при неврологических нарушениях фармакологическое лечение обычно менее эффективно, чем при других заболеваниях.
Альтернативное лечение нарушений нервной системы, которое существует не одно тысячелетие, включает в себя стимуляцию электрическим током. Древнеримские врачи использовали для лечения болевого синдрома электрических угрей. Почти 2000 лет спустя мы применяем аналогичный механизм воздействия в устройствах, называемых электромиостимуляторами.
Еще более современный метод лечения — нейропротезирование: специальные приборы напрямую связываются с нервной системой и замещают утраченные функции. К ним относятся кардиостимуляторы и сенсорные протезы, которые заменяют слух и зрение для глухих и слепых.
Сейчас разрабатываются новые устройства, которые смогут встраиваться напрямую в нервную систему и помогут при целом ряде хронических заболеваний, например при диабете.
Уже существуют водители ритма, которые не только осуществляют электрическую стимуляцию сердечной мышцы, но и считывают и понимают эмоции их обладателя. Например, кардиостимуляторы и дефибрилляторы с обратной связью используют эту технологию, чтобы учащать ритм биения сердца, когда человек чувствует страх или волнение, а значит позволяют ему испытывать такие же ощущения при просмотре ужастиков или на первом свидании, которые испытывают люди без кардиостимулятора.
Увидеть свет
Зрительные протезы еще сильнее меняют жизни тех, кто лишен возможности видеть. После многолетней разработки наконец появились устройства, которые по беспроводной связи соединяют находящийся в глазу чип с видеокамерой и процессором. И люди, страдающие таким заболеванием, как пигментный ретинит, при их помощи могут видеть. При этой болезни постепенно отмирают клетки сетчатки глаза, распознающие свет. Зрительные протезы передают информацию к оставшимся клеткам сетчатки при помощи электрической стимуляции. Но их возможности ограничены: пока что они могут восстанавливать лишь слабые очертания изображения, которое выглядит как мерцающие точки.
Но у нейропротезов огромный потенциал. Причем в отличие от других изобретений, которые базируются на электронике, эта разработка уходит корнями в биологические исследования. В 2003 году немецкие ученые, изучая водоросли, обнаружили белок, который мог делать нервные клетки чувствительными к свету. Это привело к появлению новой технологии, известной как оптогенетика, которая делает клетки чувствительными к свету при помощи генной терапии. Эта новая технология обладает гораздо более мощными возможностями, чем другие, и делает возможной высокочувствительную передачу нервных импульсов.
Так, в случае пигментного ретинита, вместо того чтобы заменять клетки сетчатки чипом, при помощи оптогенетики можно восстановить способность оставшихся клеток различать свет. А специальные электронные очки будут передавать зрительную информацию в той форме, которую смогут воспринимать восстановленные клетки.
В США эту новую технологию уже испытали на первых пациентах. Если все будет работать, как предполагалось, результаты изменят жизни пациентов. Некоторые ученые считают, что возможно почти полное восстановление зрения, другие же более осторожны и считают, что пациенты смогут ходить без трости и распознавать лица.
Также ученые надеются расширить возможности этой технологии, чтобы оказать помощь людям, потерявшим зрение в результате глаукомы или травмы глаза.
Подобного прогресса ожидают и от слуховых имплантов, которые уже сейчас позволяют пациентам вести беседы в маленьких группах, но музыка в их интерпретации пока еще звучит как death metal, исполняемый под водой. Ученые из США и Германии продолжают работу и надеются при помощи оптогенетики достичь более четкой стимуляции слуховых нервов, чем это делают электрические импланты.
Разговоры с мозгом
Оптогенетика также обладает огромным потенциалом в лечении эпилепсии и мозговых нарушений. Отчасти трудности с традиционными нейропротезами заключаются в том, что очень сложно стимулировать электричеством нервную систему и в то же время вести запись электрической нервной активности. Это практически то же самое, как услышать шепот человека, на которого вы в этот момент кричите. Но оптогенетика позволяет использовать для стимуляции свет, а не электрические импульсы. То есть теперь мы можем напрямую вести беседу с мозгом.
Например, при эпилепсии мы сможем увидеть, какие отделы мозга демонстрируют активность, говорящую о приступе, и послать им успокаивающие сигналы. В проекте CANDO эту технологию планируют испытать на людях в 2021 году. Если она заработает, это в корне изменит жизни тех, кому не помогает медикаментозная терапия.
В грядущие десятилетия нейропротезы будут все больше и чаще использоваться в сочетании с генной терапией и, возможно, терапией стволовыми клетками. И даже традиционные фармкомпании уже начинают исследовать возможности биоэлектронной медицины, развивая методы стимуляции производства лечебных биохимических веществ прямо в организме. Это позволит врачам персонализировать лечение, во всяком случае при некоторых заболеваниях.
Не стоит бояться, что генная терапия приведет к созданию совершенных людей, и обычные люди окажутся вне закона — об этом мы читали в научной фантастике или видели в кино. На самом деле природу не так просто победить. Но если новые технологии изменят жизни к лучшему, ради этого стоит работать.
[При подготовке публикации использованы материалы сайта The Conversation]
