Ultraschall wird helfen, das Gehirn zu kontrollieren
Zuletzt überprüft: 16.10.2021
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In einer der bekannten wissenschaftlichen Publikationen erschien ein Artikel aus einem Team von Wissenschaftlern, die sich ihrer neuen Arbeit widmeten - Spezialisten gelang es, die Wirkung von Fadenwürmern mit einem speziellen Gen zu kontrollieren, indem sie diese mit Ultraschall betrafen.
Leiter der wissenschaftlichen Gruppe Stuart Ibsen aus Kalifornien erklärte, dass Ultraschallwellen niedriger Frequenzen, die sich durch den Körper ausbreiten, fast nicht verstreut sind, was sie vom Licht unterscheidet. Diese Funktion kann zum Beispiel nützlich sein, wenn tiefe Hirnregionen stimuliert werden.
Ibsens Team konnte mit Hilfe von Ultraschallwellen und Luftblasen, die in dem das Nährmedium umgebenden Wurm vorhanden waren, die Wirkung von transgenen Spulwürmern kontrollieren.
Wissenschaftler haben das Genom von Spulwürmern so verändert, dass ihre Nervenzellen anfällig für Ultraschall-Befehle werden. Um dies zu erreichen, konnten Spezialisten das Gen TRP-4 in DNA-Würmer einführen. Dieses spezielle Gen enthält einen gewissen "Leitfaden" für die Zusammensetzung von Molekülen eines ungewöhnlichen Proteins, das auf der Oberfläche von Neuronen lokalisiert ist. Er ist verantwortlich für die Wahrnehmung von Ultraschall durch Spulwürmer und ermöglicht die Kontrolle ihrer Aktionen. Solche Proteine dienen als eine Art Kanal, durch den bestimmte Ionen gelangen (im Fall von Würmern öffnen sich die Ionenkanäle für Kalzium), wodurch die Gehirnzellen aktiver werden.
Wenn Ultraschall auf die Proteinmoleküle trifft, öffnet sich der Kanal und die Zelle gibt einen elektrischen Impuls ab. Dank dessen konnten die Wissenschaftler nicht nur die Arbeit einzelner Zellen kontrollieren, sondern auch das gesamte Gehirn von Würmern. Neben Ultraschall beeinflussten die Luftblasen, auf die eine spezielle Fettschicht und Farbe aufgetragen wurde, das Verhalten von Würmern. Solche Blasen halfen, bestimmte Neuronen zu aktivieren. Als Ergebnis der Ultraschalluntersuchung zwangen Wissenschaftler den Wurm, sich in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen, sich in einem spitzen Winkel zu drehen oder überhaupt nicht zu entfalten.
Eine ähnliche Methode zur Steuerung der Gehirnfunktion wurde Sonogenetik genannt und kann derzeit nur bei Würmern angewendet werden. Wissenschaftlern zufolge ist es jedoch möglich, diese Methode nicht nur an andere Tiere, sondern auch an Menschen anzupassen, obwohl es viele Schwierigkeiten auf dem Weg zu diesem Ziel gibt.
Damit die Methode funktioniert, ist es notwendig, das TRP-4-Gen in bestimmte Zellen des Körpers und Luftblasen in das Kreislaufsystem einzuführen. Spezialisten schlagen vor, dass solch ein einzigartiges System Menschen mit Behinderungen im Gehirn helfen wird, zum Beispiel bei Epilepsie.
Jetzt müssen Wissenschaftler prüfen, ob die Technik bei Säugetieren funktioniert. Gegenwärtig hat die Ibsen-Gruppe bereits begonnen, Nagetiere zu erforschen, und wenn die Experimente erfolgreich sind, kann die Sonogenetik für die Arbeit mit Menschen angepasst werden. Experten sind sich sicher, dass sie Methoden des "kontaktlosen" Zellmanagements finden können.
Übrigens, Ultraschall wurde bereits von Wissenschaftlern zur Stimulierung des Gehirns verwendet, es wurde sogar zur Behandlung bestimmter Krankheiten verwendet, aber die Ibsen-Gruppe war die erste, die es schaffte, einzelne Zellen mit Ultraschallwellen zu aktivieren.