Ερευνητές κατασκεύασαν την πρώτη συσκευή τηλεχειρισμού του εγκεφάλου!

 

Μια απομακρυσμένη, «μεγάλης εμβέλειας» και «μεγάλου όγκου» συσκευή ελέγχου του εγκεφάλου παρουσιάστηκε στη Νότια Κορέα, με σχέδια χρήσης της τεχνολογίας για «μη επεμβατικές» ιατρικές διαδικασίες. Ερευνητές του Ινστιτούτου Βασικών Επιστημών (IBS) της Κορέας ανέπτυξαν το σύστημα, το οποίο χειραγωγεί τον εγκέφαλο από απόσταση χρησιμοποιώντας μαγνητικά πεδία, και δοκίμασαν την τεχνολογία προκαλώντας «μητρικά» ένστικτα στα θηλυκά πειραματόζωα τους (ποντίκια).

Σε μια άλλη δοκιμή, εξέθεσαν μια ομάδα εργαστηριακών ποντικών σε μαγνητικά πεδία σχεδιασμένα να μειώνουν την όρεξη, οδηγώντας σε απώλεια 10% του σωματικού βάρους, ή περίπου 4,3 γραμμάρια.

«Πρόκειται για την πρώτη τεχνολογία στον κόσμο που ελέγχει ελεύθερα συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου με τη χρήση μαγνητικών πεδίων», σύμφωνα με τον καθηγητή χημείας και νανοϊατρικής, Dr. Cheon Jinwoo, διευθυντή του Κέντρου Νανοϊατρικής IBS της Νότιας Κορέας. Ο ίδιος δήλωσε ότι το νέο σύστημα αναμένεται να χρησιμοποιηθεί σε διάφορες εφαρμογές της Υγείας, όπου υπάρχει μεγάλη ανάγκη.

Αναμένουμε ότι θα χρησιμοποιηθεί ευρέως στην έρευνα για την κατανόηση των εγκεφαλικών λειτουργιών, σε εξελιγμένα τεχνητά νευρωνικά δίκτυα, σε αμφίδρομες τεχνολογίες διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή και σε νέες θεραπείες για νευρολογικές διαταραχές.

«Η ιδέα της χρήσης μαγνητικών πεδίων για τη χειραγώγηση βιολογικών συστημάτων είναι πλέον καθιερωμένη», έγραψε ο Dr Felix Leroy, επικεφαλής επιστήμονας στο Instituto de Neurociencias της Ισπανίας, σε άρθρο που συνοδεύει τη νέα μελέτη στο Nature Nanotechnology. «Έχει εφαρμοστεί σε διάφορους τομείς, όπως η απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού MRI, η διακρανιακή μαγνητική διέγερση και η μαγνητική υπερθερμία για τη θεραπεία του καρκίνου»

Η καινοτομία που πρόσθεσε η ομάδα IBS της Νότιας Κορέας ήταν η γενετική κατασκευή εξειδικευμένων νανοϋλικών, των οποίων ο ρόλος μέσα στους νευρώνες του εγκεφάλου θα μπορούσε να συντονιστεί από μακριά μέσω προσεκτικά επιλεγμένων μαγνητικών πεδίων. Η τεχνική, που επίσημα ονομάζεται μαγνητο-μηχανική γενετική (MMG), καθοδήγησε τον Dr. Cheon και τους συναδέλφους του καθώς ανέπτυσσαν την τεχνολογία διαμόρφωσης του εγκεφάλου. Στη νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε τον Ιούλιο στο Nature Nanotechnology, η ομάδα ονόμασε την εφεύρεσή της Nano-MIND, δηλαδή «Nano-Magnetogenetic Interface for NeuroDynamics».

Οι επιστήμονες σχεδίασαν ειδικά ποντίκια για τα πειράματά τους χρησιμοποιώντας μια τεχνική γονιδιακής αντικατάστασης γνωστή στους ερευνητές ως ανασυνδυασμός Cre-Lox. Αυτά τα γενετικά τροποποιημένα εργαστηριακά ποντίκια ανέπτυξαν πιο μαγνητικά ευαίσθητα «κανάλια ιόντων», τα οποία λειτουργούν ως πύλες στους νευρώνες τους, ή στα κύτταρα του νευρικού τους συστήματος, επιτρέποντας σε ορισμένα μόρια και άτομα να εισέρχονται σε ορισμένους χρόνους και με ορισμένους ρυθμούς.

Στη δοκιμή της ομάδας για τα μητρικά ένστικτα, η διέγερση με MMG ορισμένων θηλυκών εργαστηριακών ποντικών τις ενθάρρυνε να εντοπίζουν και να συλλέγουν τα χαμένα μικρά τους πιο γρήγορα σε μια διαδρομή που έμοιαζε με λαβύρινθο. Τα θηλυκά ποντίκια που διεγείρονταν από το Nano-MIND άρχισαν να πλησιάζουν τα μικρά γρηγορότερα (κατά μέσο όρο 16 δευτερόλεπτα γρηγορότερα) και «ανέκτησαν γρήγορα και τα τρία μικρά σε όλες τις δοκιμές», έγραψαν οι ερευνητές.

Η ομάδα διεξήγαγε επίσης ένα πείραμα δύο εβδομάδων με ποντίκια της ομάδας ελέγχου και της πειραματικής ομάδας για το πώς αυτά τα γενετικά τροποποιημένα ζώα θα αντιδρούσαν στα μαγνητικά ερεθίσματα Nano-MIND που τα ενθάρρυναν να τρώνε περισσότερο ή λιγότερο. Η τεχνολογία αποδείχθηκε ικανή να ενθαρρύνει τα ποντίκια να τρώνε και να μην τρώνε.

Στο πείραμα στο οποίο το σήμα MMG ενθάρρυνε τα ποντίκια να φάνε, το σωματικό τους βάρος αυξήθηκε κατά μέσο όρο κατά περίπου 7,5 γραμμάρια, δηλαδή περίπου 18% αύξηση του σωματικού βάρους. Το μαγνητικό ερέθισμα νηστείας οδήγησε τα ποντίκια να χάσουν λιγότερο (10 % απώλεια σωματικού βάρους ή περίπου 4,3 γραμμάρια), αλλά δεν επιβράδυνε σημαντικά τα ποντίκια ούτε ανέστειλε την ικανότητά τους να κινούνται.

«Η μειωμένη σίτιση δεν επηρέασε την κίνηση», έγραψαν, υπονοώντας ότι η επίδραση ήταν καθαρά στην όρεξη και δεν εμπόδιζε με άλλο τρόπο την ικανότητα των ποντικιών να λειτουργούν. Η τεχνολογία θα αξιοποιηθεί άμεσα βοηθώντας τους ερευνητές υγείας να κατανοήσουν ποια τμήματα του εγκεφάλου και του υπόλοιπου νευρολογικού συστήματος είναι υπεύθυνα για ποιες διαθέσεις και άλλες συμπεριφορες.