Инфракрасное излучение в помощь слуху, зрению и сердцу

Ученые из Университета Юты (University of Utah) использовали невидимые глазу инфракрасные лучи для того, чтобы заставить сердечные клетки крыс сокращаться, а клетки внутреннего уха жабовидных рыб посылать сигналы в мозг. Возможно, это достижение однажды позволит усовершенствовать кохлеарные имплантаты и приведет к разработке устройств для восстановления зрения, поддерживая баланс движений при лечении таких заболеваний как болезнь Паркинсона.

«Мы ставим целью посылать сигналы в мозг с помощью оптических инфракрасных импульсов, которые в настоящее время используются в кохлеарных (или улитковых) имплантатах, позволяющих глухим людям услышать хотя бы часть звуков», - комментирует Ричард Рэббит Richard Rabbitt), профессор биоинженерии и главный автор разработки и исследований, опубликованных в Journal of Physiology.

Исследования, профинансированные Национальным Институтом Здравоохранения (National Institutes of Health) также ставят вопрос о возможности развития кардиостимуляторов, в основе которых лежат оптические электрические импульсы, стимулирующие работы клеток сердца.

Профессор Рэббитт и его коллеги показали, что инфракрасное излучение действительно активирует клетки сердца новорожденных крыс (кардиомиоциты), стимулируя движение ионов кальция в митохондрии и обратно. Первый импульс в 1/5000 секунды заставляет митохондрии быстро поглотить ион кальция, а второй — медленно выделить его обратно. Именно этот цикл заставляет клетку сокращаться.

В экспериментах с жабовидными рыбами учёные воздействовали на волосковые клетки, ответственные за преобразование 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.

Электрический ток распространяется через ткани и не может быть сфокусирован. В отличие от него, инфракрасный свет можно сфокусировать, в результате волны различной длины могут быть направлены на разные клетки внутреннего уха. Нервные клетки отправляют более трёхсот сигналов в секунду — кохлеарный имплантат на основе инфракрасного излучения также может генерировать 100 импульсов в секунду.

Другое преимущество оптических сигналов заключается в том что они не распространяются в мозг и другие ткани, что позволяет сделать вывод о хорошей биосовместимости таких устройств.