Ultrazvok lahko pomaga nadzorovati možgane

V eni od znanih znanstvenih publikacij se je pojavil članek skupine znanstvenikov o njihovem novem delu – specialistom je uspelo nadzorovati delovanje glist s posebnim genom, tako da so nanje vplivali z ultrazvokom.

Vodja znanstvene skupine, Stuart Ibsen iz Kalifornije, je pojasnil, da se nizkofrekvenčni ultrazvočni valovi, ki se širijo po telesu, skoraj ne razpršijo, kar jih razlikuje od svetlobe. Ta lastnost je lahko koristna na primer pri stimulaciji globokih predelov možganov.

Ibsenova ekipa je lahko nadzorovala delovanje transgenih okroglih črvov z uporabo ultrazvočnih valov in zračnih mehurčkov, ki so bili prisotni v gojišču, ki je obdajalo črve.

Znanstveniki so spremenili genom glist tako, da so njihove živčne celice postale občutljive na ukaze, poslane prek ultrazvoka. Strokovnjaki so to dosegli z vnosom gena TRP-4 v DNK glist. Ta poseben gen vsebuje določen "vodilnik" za sestavljanje molekul nenavadne beljakovine, ki se nahaja na površini nevronov; prav ta beljakovina je odgovorna za zaznavanje ultrazvoka s strani glist in jim omogoča nadzor nad njihovim delovanjem. Takšne beljakovine služijo kot nekakšen kanal, skozi katerega prehajajo določeni ioni (pri glistah se ionski kanali odprejo za kalcij), kar povzroči aktivnost možganskih celic.

Ko ultrazvok zadene beljakovinske molekule, se odpre kanal in celica odda električni impulz. Zahvaljujoč temu so znanstveniki lahko nadzorovali delo ne le posameznih celic, temveč tudi celotnih možganov črvov. Poleg ultrazvoka so na vedenje črvov vplivali tudi zračni mehurčki, ki so bili prekriti s posebno plastjo maščobe in barve. Takšni mehurčki so pomagali aktivirati določene nevrone. Zaradi izpostavljenosti ultrazvoku so znanstveniki črva prisilili, da se je premikal v nasprotno smer, se obrnil pod ostrim kotom ali pa se sploh ni obrnil.

Ta metoda nadzora nad delom možganov se imenuje sonogenetika in trenutno jo je mogoče uporabiti le za črve. Vendar pa je po mnenju znanstvenikov to metodo povsem mogoče prilagoditi ne le drugim živalim, temveč tudi ljudem, čeprav je na poti do tega cilja veliko težav.

Da bi metoda delovala, je treba v določene celice telesa vnesti gen TRP-4 in v krvni obtok vnesti zračne mehurčke. Strokovnjaki menijo, da bo tak edinstven sistem pomagal ljudem z možganskimi motnjami, kot je epilepsija.

Zdaj morajo znanstveniki preveriti, ali bo metoda delovala tudi pri sesalcih. Ibsenova znanstvena skupina je trenutno že začela z raziskavami na glodavcih in če bodo poskusi uspešni, bo mogoče sonogenetiko prilagoditi za delo z ljudmi. Strokovnjaki so prepričani, da bodo lahko našli metode "brezkontaktnega" nadzora celic.

Mimogrede, ultrazvok so znanstveniki že uporabljali za spodbujanje možganov, uporabljali so ga celo za zdravljenje nekaterih bolezni, vendar je bila Ibsenova skupina prva, ki ji je uspelo aktivirati posamezne celice z ultrazvočnimi valovi.