Ultrasunetele pot ajuta la controlul creierului

Un articol al unei echipe de oameni de știință despre noua lor lucrare a apărut într-una dintre publicațiile științifice cunoscute – specialiștii au reușit să controleze acțiunile viermilor rotunzi cu o genă specială, influențându-i cu ultrasunete.

Șeful grupului științific, Stuart Ibsen din California, a explicat că undele ultrasonice de joasă frecvență, care se răspândesc prin corp, aproape că nu sunt împrăștiate, ceea ce le distinge de lumină. Această caracteristică poate fi utilă, de exemplu, la stimularea zonelor profunde ale creierului.

Echipa lui Ibsen a reușit să controleze acțiunile viermilor rotunzi transgenici folosind unde cu ultrasunete și bule de aer prezente în mediul de cultură din jurul viermilor.

Oamenii de știință au modificat genomul viermilor rotunzi astfel încât celulele lor nervoase să devină sensibile la comenzile transmise prin ultrasunete. Specialiștii au reușit să realizeze acest lucru prin introducerea genei TRP-4 în ADN-ul viermilor. Această genă specială conține un anumit „ghid” pentru asamblarea moleculelor unei proteine neobișnuite situate pe suprafața neuronilor; această proteină este responsabilă de percepția ultrasunetelor de către viermii rotunzi și le permite să își controleze acțiunile. Astfel de proteine servesc ca un fel de canal prin care trec anumiți ioni (în cazul viermilor, canalele ionice se deschid pentru calciu), ceea ce determină activarea celulelor creierului.

Când ultrasunetele lovesc moleculele de proteine, se deschide un canal și celula emite un impuls electric. Datorită acestui fapt, oamenii de știință au reușit să controleze nu doar funcționarea celulelor individuale, ci și a întregului creier al viermilor. Pe lângă ultrasunete, bulele de aer, care erau acoperite cu un strat special de grăsime și vopsea, au contribuit la influențarea comportamentului viermilor. Astfel de bule au ajutat la activarea anumitor neuroni. Ca urmare a expunerii la ultrasunete, oamenii de știință au forțat viermele să se miște în direcția opusă, să se rotească la un unghi ascuțit sau să nu se rotească deloc.

Această metodă de control al funcționării creierului se numește sonogenetică și în prezent poate fi aplicată doar la viermi. Cu toate acestea, potrivit oamenilor de știință, este foarte posibil să se adapteze această metodă nu numai la alte animale, ci și la oameni, deși există multe dificultăți în atingerea acestui obiectiv.

Pentru ca metoda să funcționeze, este necesară introducerea genei TRP-4 în anumite celule ale corpului și a bulelor de aer în sistemul circulator. Experții sugerează că un astfel de sistem unic va ajuta persoanele cu tulburări cerebrale, cum ar fi epilepsia.

Acum, oamenii de știință trebuie să verifice dacă metoda va funcționa și în cazul mamiferelor. În prezent, grupul științific al lui Ibsen a început deja cercetările pe rozătoare și, dacă experimentele vor avea succes, sonogenetica poate fi adaptată pentru a funcționa și cu oamenii. Specialiștii sunt încrezători că vor putea găsi metode de control „fără contact” al celulelor.

Apropo, ultrasunetele au fost deja folosite de oamenii de știință pentru stimularea creierului, au fost folosite chiar și pentru tratarea unor boli, dar grupul lui Ibsen a fost primul care a reușit să activeze celule individuale cu unde ultrasonice.