Ultrazvuk môže pomôcť kontrolovať mozog

V jednej zo známych vedeckých publikácií sa objavil článok tímu vedcov o ich novej práci – špecialistom sa podarilo kontrolovať činnosť škrkaviek pomocou špeciálneho génu ovplyvnením ultrazvukom.

Vedúci vedeckej skupiny, Stuart Ibsen z Kalifornie, vysvetlil, že nízkofrekvenčné ultrazvukové vlny, šíriace sa telom, sa takmer nerozptyľujú, čo ich odlišuje od svetla. Táto vlastnosť môže byť užitočná napríklad pri stimulácii hlbokých oblastí mozgu.

Ibsenov tím dokázal kontrolovať činnosť transgénnych hlíst pomocou ultrazvukových vĺn a vzduchových bublín, ktoré boli prítomné v kultivačnom médiu okolo hlíst.

Vedci modifikovali genóm hlíst tak, že ich nervové bunky sa stali citlivými na povely vysielané prostredníctvom ultrazvuku. Špecialistom sa to podarilo dosiahnuť zavedením génu TRP-4 do DNA hlíst. Tento špeciálny gén obsahuje určitý „sprievodca“ pre zostavovanie molekúl nezvyčajného proteínu umiestneného na povrchu neurónov; práve tento proteín je zodpovedný za vnímanie ultrazvuku hlístami a umožňuje im kontrolovať ich činnosť. Takéto proteíny slúžia ako druh kanála, cez ktorý prechádzajú určité ióny (v prípade hlíst sa iónové kanály otvárajú pre vápnik), čo spôsobuje aktivitu mozgových buniek.

Keď ultrazvuk zasiahne molekuly bielkovín, otvorí sa kanál a bunka vyžaruje elektrický impulz. Vďaka tomu vedci dokázali kontrolovať nielen prácu jednotlivých buniek, ale aj celého mozgu červov. Okrem ultrazvuku pomáhali ovplyvňovať správanie červov aj vzduchové bubliny, ktoré boli potiahnuté špeciálnou tukovou vrstvou a farbou. Takéto bubliny pomáhali aktivovať špecifické neuróny. V dôsledku vystavenia ultrazvuku vedci prinútili červa pohybovať sa opačným smerom, otáčať sa pod ostrým uhlom alebo sa vôbec neotáčať.

Táto metóda riadenia práce mozgu sa nazýva sonogenetika a v súčasnosti sa dá aplikovať iba na červy. Podľa vedcov je však celkom možné prispôsobiť túto metódu nielen iným zvieratám, ale aj ľuďom, hoci na ceste k tomuto cieľu existuje veľa ťažkostí.

Aby metóda fungovala, je potrebné zaviesť gén TRP-4 do určitých buniek tela a vzduchové bubliny do obehového systému. Odborníci naznačujú, že takýto jedinečný systém pomôže ľuďom s poruchami mozgu, ako je epilepsia.

Vedci teraz musia overiť, či metóda bude fungovať v prípade cicavcov. V súčasnosti Ibsenova vedecká skupina už začala s výskumom na hlodavcoch a ak budú experimenty úspešné, sonogenetika sa dá prispôsobiť na prácu s ľuďmi. Špecialisti sú presvedčení, že sa im podarí nájsť metódy „bezkontaktného“ riadenia buniek.

Mimochodom, ultrazvuk už vedci používali na stimuláciu mozgu, dokonca sa ním liečili aj niektoré choroby, ale Ibsenova skupina bola prvá, ktorej sa podarilo aktivovať jednotlivé bunky ultrazvukovými vlnami.