Инфракрасный луч может стимулировать зрение и слух

Исследователи из Университета штата Юта (США) с помощью инфракрасного излучения впервые заставили клетки сердца крыс сокращаться, а клетки внутреннего уха жабовидных рыб посылать сигналы в мозг.

Инфракрасный свет ощущается в виде тепла, поэтому можно предположить, что клетки активировались именно тепловым воздействием. Но комментатор Йэн Кёртойз из Сиднейского университета (Австралия) признаёт: его коллегам удалось провести изящный эксперимент и продемонстрировать, что клетки действительно были активированы инфракрасным излучением.

Ричард Рэббитт и его коллеги показали, что инфракрасное излучение активирует клетки сердца новорожденных крыс (кардиомиоциты), вызывая движение ионов кальция в митохондрии и обратно. Первый импульс продолжительностью 1/5 000 секунды заставляет митохондрии быстро поглотить ион кальция, а второй — медленно выделить его обратно. Именно этот цикл приводит сердечную клетку к сокращениям.

В экспериментах с жабовидными рыбами учёные воздействовали на волосковые клетки, которые занимаются преобразованием механических колебаний, возникающих в результате воздействия акустической волны или движения головой, в сигнал, поступающий в мозг через соседние нервные клетки. Инфракрасное излучение заставляло волосковые клетки воздействовать на нейроны специальными веществами-медиаторами.

Митохондрии восприимчивы к данной длине волны. А кальций выступает как спусковой механизм сокращений и выделения медиатора.

В будущем, возможно, подобная технология позволит создать устройства, которые придут на смену приборам, воздействующим на организм с помощью электрических импульсов. Сегодня типовой кохлеарный имплантат конвертирует звук в электрические сигналы, которые передаются на восемь электродов, вживлённых в улитку. Восемь электродов — восемь звуковых частот. А оптическая стимуляция даст возможность услышать сотни и даже тысячи частот (здоровый человек распознает свыше трёх тысяч частот).

Дело в том, что в отличие от электрического тока, который распространяется через ткани и не может быть сфокусирован, инфракрасный свет можно сфокусировать, так что волны различной длины могут быть направлены на различные клетки внутреннего уха. Нервные клетки отправляют более трёхсот сигналов в секунду — кохлеарный имплантат с использованием инфракрасного света в состоянии этому соответствовать. В своих экспериментах учёные заставили их генерировать 100 сигналов в секунду.

Пригодится технология и для лечения двигательных расстройств, где сегодня применяется глубокая электростимуляция мозга, а также вернёт зрение людям с пигментным ретинитом и другими недугами, характеризующимися потерей клеток сетчатки, но с сохранением ганглиев. Пациенты будут носить очки с камерой, вмонтированной в оправу, а специальная электроника займётся преобразованием видеосигнала в импульсы инфракрасного излучения, попадающие на повреждённую сетчатку.

Оптические сигналы в отличие от электрических не распространяются в мозг и другие ткани, поэтому подобные устройства должны обладать прекрасной биосовместимостью.